www.jap-parts.ru
Пользовательского поиска
Toyota
   - История Toyota
   - Автомобили Toyota
   - Двигатели Toyota
Nissan
   - История компании Nissan
   - Автомобили Nissan
   - Двигатели Nissan
Mitsubishi
   - История Mitsubishi
   - Автомобили Mitsubishi
   - Двигатели Mitsubishi
Honda
   - История марки Honda
   - Автомобили Honda
   - Двигатели Honda
Infiniti
   - История Infiniti
   - Моторы Infiniti
   - Автомобили Infiniti
Lexus
   - История Lexus
   - Моторы Lexus
   - Автомобили Lexus
Барахолка
Полезные советы
Авто Обои
Автолегенды
Полезное видео
Новости
Статьи
Анонсы


   

Турбина

Принцип работы турбонагнетателя

Мощность двигателя напрямую зависит от следующих показателей: рабочего объема цилиндров, количества и качества подаваемой в них топливо-воздушной смеси, эффективности ее сгорания и энергоемкости топлива. Для кардинального увеличения мощности мотора без изменения его рабочего объема существует только один метод. Заключается он в оснащении двигателя своего рода воздушным «насосом», который будет загонять в цилиндры дополнительные порции воздуха, необходимые для сжигания увеличенных доз топлива. Ведь чем больше горючего сжигается в единицу времени, тем выше мощность мотора.

Такт впуска двигателя внутреннего сгорания

Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания. Мотор в это время работает как насос, впрочем, не совсем эффективный - на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, а в бензиновых моторах - еще и дроссельная заслонка. Все это снижает скорость всасываемого воздуха. Как следствие, падает и интенсивность наполнения цилиндра. Чтобы ее повысить, необходимо увеличить давление перед впускным клапаном, тогда количество всасываемой в цилиндр горючей смеси (для дизелей - воздуха) окажется больше. Энергоотдача от сгорания большего количества топлива соответственно повысит общую мощность двигателя. Для этих целей в свое время было предложено довольно много конструкторских решений, однако прижились далеко не все.

Принцип работы турбины

Принцип работы основан на использовании энергии отработавших газов. Поток выхлопных газов попадает на крыльчатку турбины (закреплённой на валу), тем самым раскручивая её и находящиеся на одном валу с нею лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя. Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с бензином), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с бензином. Как следствие, увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает больше давящей силы на поршень.

Как правило, у турбодвигателей меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт·ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.

Принцип работы турбонагнетателя

История создания турбокомпрессоров

В числе первых можно назвать схему роторного нагнетателя, придуманную американцем Фрэнсисом Рутсом еще в 1860 году. Интересно, что изначально это устройство предлагалось в качестве вентилятора для проветривания промышленных помещений. Принцип его действия следующий: две находящиеся в общем кожухе прямозубые шестерни вращаются в противоположных направлениях. При этом вращении порции воздуха, занимающие пространство между зубьями шестерен и внутренней стенкой корпуса, доставляются от впускного коллектора до выпускного. В 1949 году другой американский изобретатель, Итон усовершенствовал конструкцию Рутса. Вместо прямозубых шестерен он предложил косозубые роторы. Теперь воздух перемещался не поперек их осей вращения, а вдоль. Принцип работы при этом не изменился: воздух внутри агрегата не сжимается, а просто перекачивается в другой объем. Отсюда пошло и название устройства - объемный нагнетатель (не путать с компрессором).

Спиральный компрессор

Спиральный компрессор создал в конце XIX века немецкий инженер Кригар. Что характерно, об автомобильном применении изобретения речь поначалу тоже не шла. Для этих нужд конструкцию приспособил швед Алф Лизхолм в 30-х годах прошлого века. Его устройство внешне напоминало нагнетатель Рутса. Там тоже были два ротора, вращающиеся навстречу друг другу. Воздух также перемещается вдоль их осей. Однако на этом сходство завершается. Сечения роторов Лизхолма намного сложнее и вдобавок они разные. Кроме того, шаг закрутки роторов меняется по длине, из-за чего при движении вдоль осей воздух в каждой ячейке сжимается. Таким образом, устройство превращается из простого нагнетателя в компрессор.

Центробежный компрессор

Конструкция центробежного компрессора крайне проста. В корпусе, напоминающем раковину моллюска, вращается крыльчатка сложной формы. Воздух засасывается по центру и отбрасывается по периферии, при этом под действием центробежных сил происходит его сжатие.

Принцип действия турбонагнетателя

Турбокомпрессор чаще всего называют турбонагнетателем. По принципу действия он представляет собой уже описанный центробежный компрессор. Нюанс в том, как он приводится в движение. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель установлена на одном валу с еще одной крыльчаткой -турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и вращается под действием потока отработанных газов. В отличие от ранее упомянутых устройств, эта конструкция не имеет никакой механической связи (шестеренчатой, ременной) с коленчатым валом двигателя.

У нагнетателя Рутса и компрессора Лизхолма обороты увеличиваются синхронно с оборотами коленчатого вала, подача воздуха растет прямо пропорционально. Благодаря этому кривая крутящего момента двигателя, практически не меняя своей конфигурации, смещается вверх. У центробежного и турбокомпрессоров производительность с ростом числа оборотов увеличивается куда стремительней. Поэтому установка того или иного агрегата по-разному меняет характеристики двигателя.

Конструкции Рутса и Лизхолма весьма эффективны с самых «низов». Но последний на высших оборотах выдает более плоскую характеристику мощности и крутящего момента. К преимуществам компрессоров этого типа можно отнести также более высокий КПД, лучшее соотношение «габариты/масса» и меньший разогрев при работе. Рабочая частота вращения находится обычно в районе 12-14 тыс. об/мин, но может доходить и до 25 тыс. Роторы Лизхолма с их сложной формой требуют высочайшей точности изготовления. Из-за этого они появились на рынке заметно позже других. Главные производители таких компрессоров - шведские компании Lysholm и Autorotor. Более известные потребителю фирмы Leemann, Whiple и другие поставляют в основном готовые комплекты на шведской основе, разработанные для конкретных моделей двигателей. Комплекты включают интеркулер, систему привода, входной коллектор, переходники и разную мелочовку.

Механический центробежный компрессор

Механический центробежный компрессор конструктивно наиболее прост и компактен, из-за чего весьма популярен в США. Правда, к нему требуется промежуточное механическое устройство для повышения числа оборотов ротора (обычный диапазон - до 100 000 об/мин). Производительность центробежного компрессора, как мы уже сказали, нелинейная - чем выше частота вращения, тем больше воздуха подается за каждый оборот. На низах же эффективность практически нулевая, поэтому увеличения тяги здесь ожидать не приходится. Где-нибудь «повыше» уже можно получить заметный подъем кривой крутящего момента, правда, лишь в довольно узком диапазоне оборотов. Частота вращения турбокомпрессора может превышать 200 000 об/мин.

Достоинства турбокомпрессора

К числу его явных достоинств относятся повышение КПД и экономичности мотора, поскольку механический привод отбирает мощность у двигателя, а турбина лишь использует энергию отработанных газов. Главный минус - инерционность, называемая в просторечии «турбояма». Дело в том, что после резкого нажатия на педаль акселератора приходится ждать, когда поток выхлопных газов станет достаточно интенсивным для раскрутки турбины до приемлемого числа оборотов. Борются с этим явлением несколькими способами. Например, применяют перепускные клапаны: один - для отработанных газов, а другой - для направления «излишков» воздуха из коллектора двигателя в трубопровод к компрессору. Благодаря этому частота вращения ротора турбины при сбросе газа снижается незначительно, и при последующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет лишь доли секунды, соответствующие времени закрытия клапана.

Не так давно подачу воздуха стали регулировать путем изменения угла наклона лопаток компрессора. Сама эта идея опять-таки не новая, однако воплотить ее долгое время не могли. Еще один метод борьбы с «турбоямой» - одновременное использование двух турбин. Первая, вспомогательная, поддерживает нужное давление во впускном тракте на низких оборотах, а вторая - основная - выходит на первые роли на более высоких.

Недостатки турбин

Один из главных недостатков турбин - относительно короткий срок службы, обусловленный очень высокой частотой вращения их ротора 150-200 тысяч об/мин. До последнего времени жизнь всего агрегата ограничивала долговечность подшипников скольжения, по сути, миниатюрных масляных ванн, в которых «плавает» ось турбины. Масло поступает туда под давлением из системы смазки двигателя. Выход нашелся относительно недавно, когда удалось разработать подшипники качения с керамическими шариками. Их обоймы заполнены постоянным запасом пластичной смазки и канал от масляной системы двигателя уже не требуется. В перспективе ожидается появление на серийных авто металлокерамического ротора турбины, который примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов.

По своему влиянию на характеристику крутящего момента двигателя турбокомпрессор, на первый взгляд, схож с механическим центробежным. Но специфика привода позволяет изменять его характеристики в более широком диапазоне, выравнивая изначальные изъяны кривой крутящего момента.

Приставки «битурбо» и «твинтурбо» в названии двигателя означают, что вместо одной турбоком-прессорной установки используются две-параллельно, а иногда и последовательно. Управлять диапазонами работы роторов при последовательном наддуве можно по-разному, добиваясь нужной итоговой характеристикой двигателя. В погоне за мощью наддувной установки ротор турбокомпрессора нельзя увеличивать до бесконечности. Ведь чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Это значит, что, даже если водитель при разгоне порезче нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Поэтому ее следует делать как можно меньше по диаметру. Однако, снижая диаметр турбины, мы снижаем и количество поступаемого воздуха, которое зависит от линейной скорости вращения лопаток. Исправить ситуацию можно увеличив угловую скорость вращения. Но в этом случае на первый план выходят ограничения допустимых нагрузок на материалы. Выход - в использовании нескольких турбин с меньшим диаметром.

При покупке подержанного авто с турбированным мотором следует помнить о целом ряде признаков, по которым можно вычислить проблемы в системе наддува. Так, масляные подтеки вокруг турбины говорят о плохом ремонте либо об изношенности ее деталей. Скрывать следы некачественного ремонта может также покрашенный корпус турбинного колеса. Подтеки антифриза вокруг турбины свидетельствуют о негерметичности соединений трубопроводов системы охлаждения. Перекосы в соединениях и загибы патрубков турбины тоже явный признак некачественного ремонта и установки. «Неродной» выпускной клапан на шланге привода перепускного клапана может привести к поломке турбины и автоматическому аннулированию гарантии. Царапины и другие следы от инструментов на штанге привода перепускного клапана могут быть признаком недавней регулировки максимального давления наддува, что категорически запрещается практически всеми производителями.

Если в корпусе турбины есть сквозные трещины, значит внутрь вместе с неочищенным воздухом могут попасть твердые частицы, вызывая повреждения компрессорного колеса. Ход же его вверх-вниз более чем на 0,8 мм свидетельствует об износе подшипников. Если владелец при осмотре б/у машины вам разрешит снять воздушный фильтр, то необходимо убедиться в отсутствии следов контакта между компрессорным колесом и корпусом. Их наличие говорит о сильном износе подшипников турбины и о необходимости немедленного ремонта. Трещины на шланге привода перепускного клапана ведут к критическому увеличению давления наддува. Трещины на интеркуллере - к уменьшению давления наддува и количества воздуха, поступающего в цилиндры. Негерметичность гидролинии подачи масла в турбину (о чем могут сказать подтеки) вызывает ее масляное голодание и последующий выход из строя. Свист при ускорении автомобиля говорит о большом дисбалансе ротора.

Скрип или вой при ускорении свидетельствуют о чрезмерном износе подшипников. Причиной вялого разгона является недостаточное давление наддува, которое может быть вызвано неисправностью механизма перепускного клапана, утечкой воздуха или другим повреждением турбины. Напротив, слишком интенсивное ускорение говорит о повышенном давлении наддува. В этом может быть виноват опять же неисправный или неправильно отрегулированный перепускной клапан. Голубой цвет выхлопных газов на холостых оборотах является следствием негерметичности уплотнений, чрезмерного износа подшипников или неисправности дренажной гидролинии турбины. Черный выхлоп на холостых оборотах говорит об износе ТНВД, форсунок и неправильной регулировке системы подачи топлива.

Новости

14.03.2013 | 14:13:05

Range Rover Sport

Range Rover Sport NewОфициальная презентация нового поколения автомобиля внедорожника Range Rover Sport состоится в рамках мотор-шоу в Нью-Йорке
07.04.2012 | 21:59:47

Новый БМВ 3

БМВ 3Компания BMW официально представила седан 3-серии.
06.02.2012 | 19:41:24

BMW 6

BMW6Шестёрка была представлена немцами в своем репертуаре.
10.04.2011 | 17:18:53

Aston Martin One-77

Aston Martin One-77Автомобиль Aston Martin One-77выставлен на продажу в городе Дубаи.
10.04.2011 | 17:17:30

Новая Nissan Tiida

nissan tiida newНовый автомобиль Nissan Tiida абсолютно безо всякой маскировки.

10.04.2011 | 17:15:04

Новый MG

Новый MG6MG готовится выпустить новую компактную модель MG6.
Архив новостей >>

Статьи

16.03.2013 | 09:17:05

Полный привод AWD

За последнее время огромное количество систем, повышающих стабильность и управляемость, были интегрированы в различные модели автомобилей.
16.03.2013 | 09:10:50

Датчик давления в шинах

Первый патент на шину был получен в 1846 году, и с тех пор колёса постоянно прокалываются. Любому ясно, что спустившая покрышка не сулит ничего хорошего
21.04.2010 | 17:40:14

Неконтролируемое ускорение

Неконтролируемая педаль газа автомобилей ТойотаВ Америке разгорелся скандал, связанный с отзывными компаниями фирмы Toyota, причина западающая педаль газа , а вследствие этого аварии с человеческими жертвами.
Все статьи >>

Анонсы

10.04.2011 | 17:01:15 - 134

Гибридный Range Rover

Гибридный Range RoverНовый автомобиль будет построен на базе Range Rover 2012 модельного года и будет иметь ту же гибридную систему двигателя, что и Шевроле Волт (Chevrolet Volt)
Все анонсы >>


реклама



Информация по японским автомобилям и запчасти к ним.

Яндекс цитирования Rambler's Top100