Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает. Для чего нужна турбина в автомобиле

Комбинированный наддув состоит из нагнетателя и механического нагнетателя. Нагнетатель создает необходимое давление на низких оборотах, но как только обороты увеличиваются до определенного значения, активируется нагнетатель.

Содержание

Описание и принцип работы турбонаддува двигателя

Из всех вариантов сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания наиболее распространенным является наддув, при котором воздух в цилиндры вдувается специальным устройством, называемым турбокомпрессором (турбиной). Турбина вращается под действием выхлопных газов. Это позволяет увеличить мощность двигателя без увеличения скорости выхлопных газов. Кроме того, нагнетатель позволяет достичь более высоких значений крутящего момента при меньшем расходе топлива. При одинаковой мощности двигатели с наддувом занимают меньшую площадь, чем обычные двигатели.

На практике наддув используется как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. Однако наиболее распространено применение в дизельных двигателях благодаря более высокой степени сжатия, более низкой температуре выхлопных газов и более низкой частоте вращения коленчатого вала. Более высокие степени сжатия повышают эффективность двигателей с турбонаддувом, увеличивая их КПД.

В бензиновых двигателях повышенная температура отработавших газов может привести к эффектам воспламенения и быстрому износу поршневой группы. Чтобы избежать этого, необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, но это не всегда экономично.

Система нагнетателя состоит из следующих компонентов

Воздухозаборники,.
Воздушный фильтр; и
Расширительный клапан — регулирует поток выхлопных газов, и
Дроссельная заслонка — регулирует всасываемый воздух, и
турбокомпрессор — увеличивает давление воздуха в системе впуска. турбинное колесо и компрессорное колесо, состоящее из
Внутренний охладитель — охлаждает воздух, способствует лучшему наполнению цилиндров и снижает вероятность воспламенения
Датчик давления — регистрирует давление в системе и
Впускной коллектор — распределяет воздух по цилиндрам и
Соединительные краны — необходимы для крепления компонентов системы друг к другу.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы системы турбонаддува заключается в следующем

Выхлопные газы двигателя, проходящие через нагнетатель, заставляют вращаться турбинное колесо.
Вращение турбинного колеса передается на компрессорное колесо, которое соединено с тем же валом.
Компрессор сжимает воздух, поступающий из воздухозаборника, и направляет его в интеркулер.
В интеркулере воздух охлаждается и впрыскивается в цилиндры двигателя.

Турбокомпрессор имеет возможность регулировать давление выхлопных газов в лопатках турбины, чтобы не допустить избыточного давления в системе. Для этого используется перепускной клапан с пневматическим или электрическим приводом. Привод управляется модулем управления, который считывает информацию с датчика давления.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

Из-за бездействия системы во время разгона автомобиля возникает явление, известное как «турболаг». Суть этого явления заключается в следующем.

Автомобиль движется с низкой, постоянной скоростью.
Турбина должным образом активируется и набирает обороты.
При резком нажатии на педаль акселератора в цилиндры двигателя впрыскивается больше топлива.
После сгорания образуются выхлопные газы, которые воздействуют на турбину с большей мощностью и увеличивают мощность двигателя. Однако это имеет небольшую временную задержку.

Поэтому между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля существует временной лаг («турболаг»). Это также проявляется в виде недостатка крутящего момента на низких оборотах двигателя.

Типы систем наддува

Производители разработали несколько методов устранения турболага

Турбины переменной формы. Конструкция предусматривает изменение поперечного сечения впускного отверстия. Это позволяет регулировать поток отработанного воздуха.
Два нагнетателя (сдвоенные турбокомпрессоры), установленные последовательно. Для каждого режима работы (частоты вращения двигателя) предусмотрены отдельные компрессоры.
Два параллельных нагнетателя (Bi Turbo). Двойной нагнетатель снижает инерцию системы и делает задержку турбонаддува менее заметной.
Комбинация нагнетателей. Это устройство обеспечивает как механическую зарядку, так и наддув. Первый активен на низких скоростях, а второй — на высоких.

Что такое турботаймер? В чем причина этого?

Другая сторона инерционности системы наддува заключается в том, что она требует постепенного снижения скорости. После включения двигателя на высоких оборотах зажигание не должно внезапно гаснуть. Это происходит потому, что подшипники продолжают вращаться, а в систему не подается масло, что увеличивает трение. Это приводит к быстрому износу вала турбины.

Для решения этой проблемы используется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается к цепи зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который кратковременно останавливает двигатель и снижает скорость вращения турбины до приемлемого уровня.

Если вы заметили первые признаки неисправности (утечка смазки, нежелательные вибрации, подозрительные шумы), следует немедленно обратиться в сервисный центр для полной диагностики двигателя.

Хотя системы нагнетателей разных производителей имеют свои отличия, во всех конструкциях компонентов есть некоторые общие черты.

В частности, каждая турбина имеет воздухозаборник, воздушный фильтр, расположенный сразу за ним, газовую заслонку, сам нагнетатель, промежуточный охладитель и впускной коллектор. Компоненты системы соединены шлангами и фитингами из износо- и абразивостойких материалов.

Как заметит читатель, знакомый с конструкцией автомобиля, существенное отличие нагнетателя от обычной системы впуска заключается в наличии промежуточного охладителя, турбокомпрессора и компонентов, предназначенных для управления тягой.

Турбокомпрессор или нагнетатель, как его еще называют, является основным компонентом нагнетателя. Он отвечает за повышение давления воздуха во впускном коллекторе двигателя.

Конструктивно турбокомпрессор состоит из пары колес (турбинное колесо и компрессорное колесо), установленных на валу ротора. Каждое из этих колес имеет собственные подшипники и помещено в отдельный прочный корпус.

Принцип работы турбокомпрессора (турбины) его конструкция и типы.

Принцип работы каждого турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Выхлопной поток попадает на турбинное колесо (установленное на валу), которое вращает турбинное колесо и одновременно попадает на компрессорное колесо, нагнетающее воздух в цилиндры двигателя.

При использовании нагнетателя воздух и топливо попадают в двигатель не только из вакуума, создаваемого поршнем (этот вакуум может принять только определенное количество смеси), но и потому, что воздух принудительно (под давлением) поступает в цилиндры. Во время сгорания количество сжигаемого топлива и воздуха увеличивается, и образующиеся газы занимают больший объем, в результате чего к поршням прикладывается большее усилие.

Читайте также: все о водородных автомобилях: что это такое, как работает, как делают, цены, что поставляют, список водородных автомобилей, фото

Двигатели внутреннего сгорания с нагнетателями более производительны. Это означает более низкий расход топлива (грамм/киловатт-час, г/(кВтч)) и более высокую мощность на литр (мощность, вычитаемая из единицы объема двигателя — кВт/л). Увеличивает выходную мощность малых двигателей без увеличения оборотов двигателя. Из-за увеличения массы воздуха, сжатого в цилиндре, температура в конце пути сжатия значительно повышается и может привести к воспламенению.

По этой причине двигатели с турбонаддувом проектируются с более низкой степенью сжатия, более высокооктановым топливом и промежуточными радиаторами для охлаждения воздуха. Температура воздуха также должна быть ниже, чтобы предотвратить снижение плотности воздуха из-за тепла сжатия после турбины. В противном случае эффективность всей системы значительно снизится.

Наддув особенно эффективен для дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях. Он увеличивает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Самые мощные (по сравнению с мощностью двигателя) нагнетатели используются на дизельных двигателях. Например, дизельный двигательD49 мощностью 4 000 л.с. Он оснащен нагнетателем мощностью 1 100 л.с. Наибольшую (абсолютную) мощность обеспечивает нагнетатель для судовых двигателей, достигающий 7 000 л.с. Современные нагнетатели можно разделить на два основных типа: 1 — с изменяемой геометрией блока сопел (VNT-нагнетатель) и 2 — без геометрии. Все они могут быть одномоторными, двухспиральными (двухтурбинными) и т.д.

Как работает турбина: видео

Нагнетатель — это устройство, которое может увеличить эффективность двигателя примерно на 30 % без физического увеличения объема цилиндра. Такие агрегаты можно найти практически во всех современных автомобилях, независимо от типа используемого топлива. Ниже приводится подробное описание конструкции и работы турбин дизельных двигателей, а также описание недостатков и наиболее распространенных неисправностей этого устройства.

При запуске двигателя работайте на холостом ходу не менее 60 секунд и постепенно увеличивайте дроссельную заслонку. Это обеспечивает надлежащую смазку движущихся частей турбины и защищает их от преждевременного износа. Не позволяйте турбине работать на холостом ходу более 30 минут во избежание потери давления в двигателе и утечки паров масла.

Всегда давайте нагнетателю остыть, прежде чем выключать зажигание. Быстрое отключение приведет к быстрому снижению температуры в системе. Такой переход быстро истощит механизм.

Что касается зимней эксплуатации, то при быстром охлаждении двигателя или после длительной остановки двигатель следует запускать первым и только на холостом ходу. Это обеспечивает быструю циркуляцию масла и быстрое заполнение компрессорной системы жидкостью для технического обслуживания.

Рекомендуется регулярно проверять двигатель, особенно если вы не уверены в качестве дизельного топлива.

Каковы признаки неисправной турбины?

Только опытный специалист может сделать это профессионально, но есть несколько недостатков, которые сразу бросаются в глаза. Это повышенный расход масла, синий дым из выхлопных газов и внешний шум двигателя.