Што такое турбонаддув рухавіка аўтамабіля?

турбонаддув рухавіка

Турба рухавік. Задача павелічэння магутнасці рухавіка і крутоўнага моманту заўсёды была актуальнай. Магутнасць рухавіка напрамую звязана са зрушэннем цыліндраў і колькасцю падавальнай да іх топливовоздушной сумесі. Гэта значыць, чым больш паліва згарае ў цыліндрах, тым больш магутнасць развіваецца сілавым агрэгатам. Аднак самае простае рашэнне павялічыць магутнасць рухавіка. Павелічэнне яго працоўнага аб'ёму прыводзіць да павелічэння габарытаў і вагі канструкцыі. Колькасць падаванай працоўнай сумесі можа быць павялічана шляхам павелічэння хуткасці кручэння каленчатага вала. Іншымі словамі, рэалізацыя большай колькасці працоўных цыклаў у цыліндрах у адзінку часу. Але ўзнікнуць сур'ёзныя праблемы, злучаныя з павелічэннем сіл інэрцыі і рэзкім павелічэннем механічных нагрузак на дэталі сілавога агрэгата, што прывядзе да скарачэння тэрміна службы рухавіка.

ККД турба рухавіка

Найбольш эфектыўным спосабам у гэтай сітуацыі з'яўляецца магутнасць. Уявіце сабе ход ўсмоктвання рухавіка ўнутранага згарання. Рухавік у той час працуе як насос, а таксама вельмі неэфектыўны. Паветравод мае паветраны фільтр, выгібы впускного калектара, а бензінавыя рухавікі таксама маюць дросельнай клапан. Усё гэта, вядома, памяншае напаўненне цыліндру. Каб павялічыць ціск перад впускным клапанам, у цыліндр будзе змяшчацца больш паветра. Запраўка палівам паляпшае запаўненне цыліндраў свежым зарадам, што дазваляе ім спальваць больш паліва ў цыліндрах і, такім чынам, атрымліваць больш высокую магутнасць рухавіка. Тры тыпу ўзмацнення выкарыстоўваюцца ў рухавіку ўнутранага згарання. Рэзананс, які выкарыстоўвае кінэтычную энергію аб'ёму паветра ва впускных калектарах. У гэтым выпадку ніякай дадатковай зарадкі / наддува не патрабуецца. Механічны, у гэтым варыянце кампрэсар прыводзіцца ў рух маторным рамянём.

Газавая турбіна або рухавік турбо

Газавая турбіна або турбакампрэсар, турбіна прыводзіцца ў рух патокам выхлапных газаў. Кожны метад мае свае перавагі і недахопы, якія вызначаюць вобласць ужывання. Персанальны впускной калектар. Для лепшага напаўнення цыліндру ціск перад впускным клапанам павінна быць павялічана. Між тым, падвышаны ціск наогул не трэба. Дастаткова падняць яго ў момант закрыцця клапана і загрузіць у цыліндр дадатковую порцыю паветра. Для кароткачасовага павышэння ціску ідэальна падыходзіць хваля сціску, якая праходзіць уздоўж впускного калектара пры які працуе рухавіку. Дастаткова разлічыць даўжыню самага трубаправода, каб хваля, адлюстраваная некалькі разоў ад яго канцоў, дасягнула клапана ў патрэбны час. Тэорыя простая, але яе рэалізацыя патрабуе значнай вынаходлівасці. Клапан не адчыняецца на розных хуткасцях каленчатага вала і, такім чынам, выкарыстоўваць эфект рэзананснага ўзмацнення.

Турба рухавік - дынамічная магутнасць

З кароткім впускным калектарам рухавік працуе лепш на высокіх абарачэннях. У той час як на нізкіх хуткасцях доўгі всасывать тракт больш эфектыўны. Зменную даўжыню впускной трубы можна стварыць двума спосабамі. Альбо шляхам падлучэння рэзананснай камеры, альбо шляхам пераключэння на патрэбны ўваходных канал або падлучэння яго. Апошні варыянт таксама называецца дынамічнай сілай. Рэзананснае і дынамічнае ціск можа паскорыць паток воздухозаборных калоны. Эфекты ўзмацнення, выкліканыя ваганнямі ціску паветранага патоку, знаходзяцца ў дыяпазоне ад 5 да 20 мбар. Для параўнання, з дапамогай турбакампрэсара ці механічнага ўзмацнення вы можаце атрымаць значэння ў дыяпазоне ад 750 да 1200 мбар. Каб завяршыць карціну, адзначым, што яшчэ ёсць інэрцыйны ўзмацняльнік. У якім асноўным фактарам для стварэння залішняга ціску перад клапанам з'яўляецца напор з высокім ціскам патоку ва впускной трубе.

Павелічэнне магутнасці турбаматора

Гэта дае невялікае павелічэнне магутнасці на высокіх хуткасцях больш за 140 кіламетраў у гадзіну. У асноўным выкарыстоўваецца на матацыклах. Механічныя напаўняльнікі дазваляюць даволі простым спосабам значна павялічыць магутнасць рухавіка. Прыводзячы рухавік непасрэдна ад каленчатага вала рухавіка, кампрэсар здольны без затрымкі нагнятаць паветра ў цыліндры на мінімальнай хуткасці, павялічваючы ціск наддува ў строгай прапорцыі да хуткасці кручэння рухавіка. Але ў іх таксама ёсць недахопы. Яны зніжаюць эфектыўнасць рухавіка ўнутранага згарання. Таму што частка магутнасці, якая выпрацоўваецца блокам харчавання, выкарыстоўваецца для іх прывада. Сістэмы механічнага ціску займаюць больш месца, патрабуюць спецыяльнага прывада. Рэмень ГРМ або рэдуктар і выдаюць павышаны шум. Механічныя напаўняльнікі. Існуе два тыпу механічных нагнетателей. Аб'ёмны і цэнтрабежны. Тыповымі аб'ёмнымі напаўняльнікамі з'яўляюцца супергенераторы Roots і кампрэсар Lysholm. Канструкцыя Roots нагадвае алейны шестеренный помпа.

Асаблівасці турба рухавіка

Асаблівасць дадзенай канструкцыі складаецца ў тым, што паветра не сціскаецца ў нагнятальніку, а звонку ў трубаправодзе, пападаючы ў прастору паміж корпусам і ротарамі. Асноўным недахопам з'яўляецца абмежаваная велічыня ўзмацнення. Незалежна ад таго, наколькі сапраўды ўсталяваныя дэталі напаўняльніка, калі дасягаецца вызначаны ціск, паветра пачынае паступаць зваротна, змяншаючы эфектыўнасць сістэмы. Ёсць некалькі спосабаў барацьбы. Павялічце хуткасць кручэння ротара або зрабіце нагнятальнік двума ці нават трыма прыступкамі. Такім чынам, можна павялічыць канчатковыя значэнні да прымальнага ўзроўня, але шматступенныя канструкцыі не маюць сваёй галоўнай перавагі – кампактнасці. Іншым недахопам з'яўляецца нераўнамерная разгрузка выпускной адтуліны, бо паветра падаецца порцыямі. Сучасныя канструкцыі выкарыстоўваюць трохкутныя паваротныя механізмы, а ўваходныя і выходныя вокны маюць трохкутную форму. Дзякуючы гэтым прыёмам грувасткія нагнятальнікі практычна пазбавіліся ад пульсавалага эфекту.

Ўстаноўка турбарухавіка

Нізкія хуткасці кручэння ротара і, такім чынам, даўгавечнасць канструкцыі ў спалучэнні з нізкім узроўнем шуму прывялі да таго, што такія вядомыя брэнды, як DaimlerChrysler, Ford і General Motors, шчодра абсталёўваюць сваю прадукцыю. Аб'ёмныя нагнятальнікі павялічваюць крывыя магутнасці і крутоўнага моманту без змены іх формы. Яны ўжо эфектыўныя на нізкіх і сярэдніх хуткасцях, і гэта лепш за ўсё адлюстроўвае дынаміку паскарэння. Адзіная праблема заключаецца ў тым, што такія сістэмы вельмі мудрагелістыя ў вытворчасці і ўстаноўцы, што азначае, што яны даволі дарогі. Іншы спосаб адначасовага павышэння ціску паветра ва впускном калектары быў прапанаваны інжынерам Лисхольмом. Канструкцыя арматуры Lysholm некалькі нагадвае звычайную мясарубку. Два дадатковых шрубавых помпы ўстаноўлены ўнутры корпуса. Круцячыся ў розныя бакі, яны захопліваюць частка паветра, сціскаюць яго і змяшчаюць у цыліндры.

Турба рухавік - цюнінг

Такая сістэма характарызуецца унутраным сціскам і мінімальнымі стратамі дзякуючы дакладна адкалібраваць зазорам. Акрамя таго, ціск шрубы дзейнічае практычна ва ўсім дыяпазоне абарачэнняў рухавіка. Ціхая, вельмі кампактная, але надзвычай дарагая з-за вытворчых складанасцяў. Аднак імі не грэбуюць такія вядомыя цюнінг-студыі, як AMG або Kleemann. Цэнтрабежныя напаўняльнікі па канструкцыі нагадваюць турбакампрэсары. Залішні ціск ва впускном калектары таксама стварае кола кампрэсара. Яго радыяльныя лопасці захопліваюць і выкідваюць паветра вакол тунэля з дапамогай цэнтрабежнай сілы. Адрозненне ад турбакампрэсара толькі ў прывадзе. Цэнтрабежныя нагнятальнікі маюць падобны, хоць і менш прыкметны, інэрцыйны дэфект. Але ёсць яшчэ адна важная асаблівасць. Фактычна велічыня стваранага ціску прапарцыйная квадратнай хуткасці колы кампрэсара.

турба рухавік

Прасцей кажучы, ён павінен круціцца вельмі хутка, каб напампаваць неабходны зарад паветра ў цыліндрах. Часам у дзесяць разоў абароты рухавіка. Эфектыўны цэнтрабежны вентылятар на высокіх хуткасцях. Механічныя цэнтрыфугі меней зручныя ў эксплуатацыі і больш даўгавечныя, чым газавыя цэнтрыфугі. Таму што яны працуюць пры больш нізкіх экстрэмальных тэмпературах. Прастата і, адпаведна, таннасць іх дызайну заваявалі папулярнасць у галіне аматарскага цюнінгу. Інтэркулер рухавіка. Схема кіравання механічнай перагрузкай даволі простая. Пры поўнай нагрузцы вечка байпаса зачынена, а дросель адкрыты. Ўвесь паветраны паток паступае ў рухавік. Падчас працы з няпоўнай нагрузкай дросельнай клапан зачыняецца, а дэмпфер трубы адкрываецца. Залішняя паветра вяртаецца на ўваход нагнетателя. Астуджальны паветра для зарадкі, уключаны ў контур Intercooler, з'яўляецца практычна незаменным кампанентам не толькі механічных, але і сістэм ўзмацнення газавых турбін.

Праца рухавіка з турбонаддувом

Сціснутае паветра папярэдне астуджаецца ў прамежкавым ахаладжальніку перад яго падачай ў цыліндры рухавіка. Па сваёй канструкцыі гэта звычайны радыятар, які астуджаецца альбо патокам всасываемого паветра, альбо астуджальнай вадкасцю. Паніжэнне тэмпературы зараджанага паветра на 10 градусаў дазваляе павялічыць яго шчыльнасць прыкладна на 3%. Гэта, у сваю чаргу, дазваляе павялічыць магутнасць рухавіка прыкладна на той жа працэнт. Турбакампрэсар рухавіка. У сучасных аўтамабільных рухавіках больш шырока выкарыстоўваюцца турбонагнетателя. Па сутнасці, гэта той жа цэнтрабежны кампрэсар, але з іншага схемай прывада. Гэта самае важнае, магчыма, прынцыповае адрозненне механічных нагнетателей ад турбонаддува. Гэта ланцуг прывада, якая шмат у чым вызначае характарыстыкі і вобласці прымянення розных канструкцый.

Перавагі турба рухавіка

У турбонагнетателя працоўнае кола знаходзіцца на тым жа вале, што і працоўнае кола, турбіна. Які ўбудаваны ў выпускны калектар рухавіка і прыводзіцца ў рух выхлапнымі газамі. Хуткасць можа перавышаць 200 000 аб / мін. Прамога злучэння з каленчатым валам рухавіка няма, а падача паветра кантралюецца ціскам выхлапных газаў. Перавагі турбакампрэсара ўключаюць у сябе. Павышэнне эфектыўнасці і эканамічнасці рухавіка. Механічны прывад атрымлівае магутнасць ад рухавіка, тое ж самае выкарыстоўвае энергію выхлапу, такім чынам, эфектыўнасць павялічваецца. Не блытайце спецыфічную і агульную эфектыўнасць рухавіка. Натуральна, што праца рухавіка, магутнасць якога ўзрасла за кошт выкарыстання турбонагнетателя, патрабуе большай колькасці паліва, чым аналагічны рухавік з меншай магутнасцю з натуральным аспіратара.

Магутнасць турба рухавіка

На самай справе, запаўненне цыліндраў паветрам паляпшаецца, як мы памятаем, каб спальваць больш паліва ў іх. Але масавая доля паліва на адзінку магутнасці ў гадзіну для рухавіка, абсталяванага паліўным элементам, заўсёды ніжэй, чым у аналагічнай канструкцыі магутнага агрэгата, пазбаўленага ўзмацнення. Турбакампрэсар дазваляе дамагчыся зададзеных характарыстык сілавога агрэгата пры меншых габарытах і масе. Чым у выпадку выкарыстання атмасфернага рухавіка. Акрамя таго, турбодвигатель валодае лепшымі экалагічнымі паказчыкамі. Ціск у камеры згарання прыводзіць да зніжэння тэмпературы і, як следства, да памяншэння адукацыі аксідаў азоту. Пры запраўцы бензінавых рухавікоў дасягаецца больш поўнае згаранне паліва, асабліва ў пераходных рэжымах. У дызелях дадатковая падача паветра дазваляе рассунуць межы з'яўлення дыму, г.зн. змагацца з выкідамі часціц сажы.

дызельны турбодвигатель

Дызелі значна больш падыходзяць для фарсіравання ў цэлым і турбонаддува у прыватнасці. У адрозненне ад бензінавых рухавікоў, дзе ціск наддува абмежавана небяспекай дэтанацыі, яны не ведаюць аб гэтай з'яве. Дызельны рухавік можа знаходзіцца пад ціскам да гранічных механічных нагрузак у яго механізмах. Акрамя таго, адсутнасць дроселя всасываемого паветра і высокі ўзровень сціску забяспечваюць больш высокі ціск выхлапных газаў і больш нізкую тэмпературу ў параўнанні з бензінавымі рухавікамі. Турбокомпрессоры прасцей у вырабе, што акупляецца побач уласцівых ім недахопаў. На нізкіх абарачэннях рухавіка колькасць выхлапных газаў мала, адпаведна ККД кампрэсара нізкі. Акрамя таго, рухавік з турбонаддувом звычайна мае так званы Turboyama.

Керамічны металічны турба ротар

Асноўная складанасць - высокая тэмпература выхлапных газаў. Керамічны металічны ротар турбіны прыкладна на 20% лягчэй, чым з гарачатрывалых сплаваў. І ў гэтага таксама ёсць ніжэйшы момант інэрцыі. Да нядаўняга часу жыццё ўсёй прылады было абмежавана лагерным жыццём. Па сутнасці, гэта былі ўтулкі, падобныя на каленчаты вал, якія былі змазаныя маслам пад ціскам. Знос такіх звычайных падшыпнікаў быў, вядома, вялікі, але сферычныя падшыпнікі не маглі вытрымаць вялізных хуткасцяў і высокіх тэмператур. Рашэнне было знойдзена, калі можна распрацаваць падшыпнікі з керамічнымі шарыкамі. Выкарыстанне керамікі, аднак, нядзіўна, падшыпнікі запоўненыя сталай падачай змазкі. Збавенне ад недахопаў турбакампрэсара дазваляе не толькі знізіць інэрцыю ротара. Але таксама выкарыстанне дадатковых, сітавінай даволі складаных схем кіравання ціскам наддува.

Прынцып працы турбодвигателя

Асноўнымі задачамі ў гэтым выпадку з'яўляюцца зніжэнне ціску на высокіх абарачэннях рухавіка і павышэнне яго на нізкіх. Усе праблемы могуць быць цалкам вырашаны з дапамогай турбіны з змянянай геаметрыяй, турбіны з змяняецца соплам. Напрыклад, з рухомымі лопасцямі, параметры якіх можна мяняць у шырокім дыяпазоне. Прынцып працы турбонагнетателя VNT заключаецца ў аптымізацыі патоку выхлапных газаў, накіраваных на кола турбіны. Пры нізкіх абарачэннях рухавіка і нізкіх аб'ёмах выхлапу турбонагнетатель VNT накіроўвае ўвесь паток выхлапных газаў на кола турбіны. Такім чынам павялічваючы сваю магутнасць і узмацняючы ціск. На высокіх хуткасцях і вялікім выдатку газу турбонагнетатель VNT размяшчае рухомыя лопасці ў адкрытым становішчы. Павелічэнне плошчы папярочнага перасеку і адвод некаторых выхлапных газаў з працоўнага кола.

Абарона турба рухавіка

Абарона ад празмернай хуткасці і падтрыманне ціску наддува на неабходным узроўні рухавіка, ліквідацыю перагрузкі. У дадатак да адзінкавым сістэмах ўзмацнення, двухступеністае ўзмацненне з'яўляецца распаўсюджаным з'явай. Першая ступень, якая прыводзіць у дзеянне кампрэсар, забяспечвае эфектыўнае ўзмацненне пры нізкіх абарачэннях рухавіка. А другі, турбакампрэсар, выкарыстоўвае энергію выхлапных газаў. Як толькі сілавы агрэгат дасягае хуткасці, дастатковай для нармальнай працы турбіны, кампрэсар аўтаматычна адключаецца, а пры іх падзенні ён запускаецца зноў. Шматлікія вытворцы ўсталёўваюць на свае рухавікі адразу два турбонагнетателя. Такія сістэмы называюцца битурбо або твинтурбо. Паміж імі няма прынцыповай розніцы, за адным выключэннем. Битурбо мяркуе выкарыстанне турбін розных дыяметраў, а значыць і прадукцыйнасці. Акрамя таго, алгарытм іх уключэння можа быць як паралельным, так і паслядоўным.

Пытанні і адказы:

Навошта патрэбен турбанаддуў? Павялічаны напор свежага паветра ў цыліндры забяспечвае лепшае згаранне паветрана-паліўнай сумесі, што павялічвае магутнасць рухавіка.

Што значыць рухавік з турбанаддувам? У канструкцыі такога сілавога агрэгата прысутнічае механізм, які забяспечвае ўзмоцнены прыток свежага паветра ў цыліндры. Для гэтага выкарыстоўваецца турбакампрэсар ці турбіна.

Як працуе турбанаддува на аўто? Якія адпрацавалі газы раскручваюць крыльчатку турбіны. На іншым канцы вала замацавана нагняталая крыльчатка, усталяваная ва впускным калектары.