1 ≫
-
Турбонаддув представляет собой разновидность наддува, позволяющий подавать воздух в цилиндры ДВС под высоким давлением, которое обеспечивается высвобождаемой от сгорания топлива энергией выхлопных газов.
За счет турбонаддува повышается рабочая мощность двигателя, при этом не увеличивается внутренние объемы цилиндров двигателя и количество оборотов, совершаемых коленвалом. Кроме всего прочего турбонаддув позволяет снизить прожорливость двигателя, а также уменьшить токсичность газов благодаря более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси.
Турбонаддув довольно широко используется на ДВС, работающих как на бензине так и на дизтопливе. При этом использование системы турбонаддува на дизелях считается более выгодным благодаря высокому показателю сжатия ДВС и малой частоте оборотов коленвала.
В бензиновых двигателях высока вероятность возникновения детонирующего эффекта вследствие значительного увеличения количества оборотов двигателя и высокого температурного режима газов при сгорании топлива (до 1000 °C, у дизеля лишь 600 °C).
Устройство системы турбонаддува
Система турбонаддува состоит из следующих элементов:
- воздушный заборник и фильтр;
- дроссельная заслонка;
- турбинный компрессор;
- интеркулер;
- коллектор впускной;
- соединительные патрубки;
- напорные шланги
Турбинный компрессор (нагнетатель)
Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.
Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов – стальных и керамических сплавов.
Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.
Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.
Интеркулер
Интеркулер – воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.
Регулятор давления наддува
Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува.
Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.
Предохранительный клапан
Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.
Принцип действия турбонаддува
Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.
Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.
Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.
Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.
Для устранения эффекта турбоямы используются три основных метода:
- Использование системы с двумя (и более) турбокомпрессорами. Турбины могут устанавливаться параллельно – это допускается на двигателях V-образного типа. При этом каждая турбина устанавливается на свой ряд цилиндров. Идея данного метода в том, что две турбины меньшего размера обладают более низкой инерционностью, чем одна большая турбина. Турбины так же могут устанавливаться и последовательно, причем их может быть от двух до четырех (Bugatti). Увеличение производительности и максимальная эффективность турбонаддува в этом случае достигаются за счет того, что при разных оборотах двигателя используется свой турбокомпрессор.
- Использование турбины с изменяемой геометрией. Подобный метод обеспечивает более рациональное использование энергии отработанных газов за счет изменения площади сечения входного канала турбины. Данный метод весьма часто используется на дизельных двигателях, например всем известная система TDI от Volkswagen.
- Использование комбинированного типа турбонаддува. Данный метод позволяет применять симбиоз двух систем – механического и турбинного наддува. Механический наддув эффективен на малых оборотах коленвала, при которых сжатие воздуха обеспечивается нагнетателем механического типа. Турбонаддув применяется при высоких оборотах коленвала, где функцию нагнетания воздуха берет на себя турбинный компрессор. Наиболее распространенной системой комбинированного наддува является наддув двигателя TSI от Volkswagen.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Категории статей
Последние статьи
Автодромо - автомобильный портал, новости автомобильного рынка, тест-драйвы популярных моделей машин, полезные статьи для автолюбителей, объявления о продаже автомобилей, отзывы владельцев авто, каталог автосалонов и дилеров, форумы и другие сервисы.
Материалы: http://autodromo.ru/articles/turbonadduv-chto-eto-takoe-zachem-nuzhen-kak-ustroen-i-kak-rabotaet-turbonagnetatel
2 ≫
-
Машины меняются, друзья и форум остаются. [mikrob.ru]
Турбина масло не кидает.Но не выдает положенного давления.Машина тупая на разгон и в горку.Но иногда клапан работает и Люся летает как истребитель.Но это редко и недолго.Клапан веь в масле.Закис наверное.Дайте совет- как быть?
Сообщений в теме: 1 Всего сообщений: 11 Зарегистрирован: 22.06.2008 Откуда: Москва
Сообщений в теме: 1 Всего сообщений: 950 Зарегистрирован: 15.04.2006 Детей: 3 Профессия: насяльника Откуда: Новокузнецк Авто: Toyota Estima Lucida 1993, 4WD, АКПП, 3С-ТЕ Возраст: 46
Так какой клапан в масле?
Усилие, прилагаемое к штоку, нешуточное, порядка 20 кг. Подсчитать не сложно, зная давление и площадь диафрагмы.
Диаппазон перемещения штока очень мал - какие-то миллиметры. Часто есть люфт в соединении тяги и рычажка перепускного клапана.
Проверить перемещение штока можно подавая на диафрагму давление около 0.9 кг/см2. Например от насоса (компрессора), сняв предварительно резиновый шланг с диафрагмы.
Можно снять этот шланг и поездить так. Заглушив конечно его. Перепускной клапан при этом открываться не будет.
Ну а увидеть приоткрыт ли перепускной клапан, можно только отсоеденив выхлоп от турбины. Заслонка там небольшая по размерам.
С уваженеим, Сергей.
WhatsApp +7-923-630-сорок два шестьдесят три
затупила.Мозги аж на раскоряку.
Сообщений в теме: 2 Всего сообщений: 80 Зарегистрирован: 27.01.2010 Детей: 2 Профессия: инженер-механик Откуда: г. Калуга Авто: Toyota Estima, 2001, ACR40, 2AZFE, 4WD,АКПП Возраст: 34
2. Toyota Estima, 2001, ACR40, 2AZ-FE, 4WD, АКПП
Сообщений в теме: 1 Всего сообщений: 411 Зарегистрирован: 18.01.2010 Откуда: Екатеринбург Авто: 1.Estima 2003г 1MZ 4WD; 2. Fielder 2003г 1NZ Возраст: 35
1.Toyota Estima Aeras, 2003г, 1MZ-FE, 4WD
2.Toyota Corolla Fielder X, 2003г, 1NZ-FE, 4WD
Сообщений в теме: 2 Всего сообщений: 80 Зарегистрирован: 27.01.2010 Детей: 2 Профессия: инженер-механик Откуда: г. Калуга Авто: Toyota Estima, 2001, ACR40, 2AZFE, 4WD,АКПП Возраст: 34
2. Toyota Estima, 2001, ACR40, 2AZ-FE, 4WD, АКПП
Сообщений в теме: 1 Всего сообщений: 260 Зарегистрирован: 06.11.2009 Детей: 2 Откуда: нижний новгород Авто: TOWNACE NOAH 1999г, 2wd SR40G-HRSEK, и Ардео 2000г Возраст: 45
А зачем менять турбину, если можно сам клапан поменять?
Сообщений в теме: 1 Всего сообщений: 15 Зарегистрирован: 02.03.2010 Детей: 2 Профессия: механик автоколонны Откуда: М.О. Пушкино Авто: Toyota lucida 3С-ТЕ 97г.в.
Материалы: http://mikrob.ru/viewtopic.php?t=29239
3 ≫
-
Как работает система турбонаддува
Как и механические нагнетатели (cуперчарджеры), турбонаддув нагнетает воздух под давлением в двигатель с тем, чтобы увеличить количество кислорода, необходимого для горения. При этом мощность автомобиля увеличивается, но вместе с этим возрастает и расход топлива. Однако, в отличие от компрессоров, турбонаддув использует поток выхлопных газов, который заставляет вращаться турбину. Скорость вращения турбины может достигать 150 000 оборотов в минуту.
Турбины крепятся к выпускному коллектору. Внутри турбин имеются лопасти. Они вращаются под действием выходящего потока выхлопных газов. Турбина соединяется с компрессором посредством вала. Он передает вращение компрессору, который нагнетает воздух в цилиндры.
В большинстве турбонаддувов предусмотрен гидростатический подшипник. Он нужен для постоянной смазки вала маслом, поступающим по специальным каналам от двигателя к подшипникам.Так масло подается на вал и смазывает его тонким слоем во время работы. Это обеспечивает свободное вращение вала и охлаждение всех частей турбонаддува.
Современные модели турбонаддувов считаются более надежными, поскольку при их разработке были учтены все недочеты и слабые места предыдущих конструкций.
Если не сделать настройку, скорее всего, количество поступающего воздуха не будет учтено в программе, а это повлечет плохую работу системы или того хуже. .
Также важно учитывать сопротивление двигателя. Поскольку воздух имеет свойство расширяться при нагревании, он создает дополнительное давление, которое в свою очередь увеличивает нагрузку на двигатель. Однако на многих современных двигателях вместе с установкой системы турбонаддува ставятся дополнительные устройства. Для этого лучше обратиться к специалистам, которые знают все нюансы работы по установке турбонаддувов.
Сжатый воздух имеет высокую температуру. Чтобы его охладить и увеличить плотность для лучшего горения смеси, необходим интеркулер (воздушный радиатор, который охлаждает воздух).
Важно отметить, что, если сжатый воздух очень горячий, его подача слишком интенсивная, и при этом используется бензин с низким октановым числом, а зажигание выставлено на опережение, это может спровоцировать детонацию двигателя. Детонация – самопроизвольное возгорание рабочей смеси в цилиндре (бензин и воздух), в результате которой образуется ударная волна, способная вывести из строя двигатель.
Если компрессор начинает «травить», это может вызвать повреждение двигателя и турбин. Предохранительные клапаны разработаны с целью, не допустить движение воздуха в компрессоре в обратном направлении.
Автомобили с турбонаддувом
Многие производители выпускают автомобили, оснащенные системой турбонаддува.
Все, что нужно знать о турбонаддуве
Большой наддув или маленький, что выбрать?
Турбонаддувы, как известно, «страдают» задержкой (турболаг). Для того, чтобы турбина начала разгоняться нужно время. Сократить время разгона можно посредством уменьшения веса вращающихся частей. По причине легкой массы небольшие турбины меньше подвержены турболагу, чем более крупные. Но в то же время у больших турбин большее давление нагнетателя, соответственно больший наддув на высоких оборотах двигателя. Существует множество способов минимизировать время разгона турбины, поэтому турболаг не так уж и заметен на современных авто.
Для борьбы с турболагом можно использовать систему твин-турбо. Малая турбина ускоряет наддув, а большая обеспечивает быстрое повышение давления наддува.
Перепускной клапан турбокомпрессора (вестгейт)
Перепускной клапан позволяет устанавливать турбины меньшие по размеру, так как сокращает любые задержки (турболаги) и в то же время не дает слишком сильно вращаться турбине на высоких оборотах двигателя. Клапан обеспечивает нормальный выход выхлопных газов через лопасти турбины даже при высоком давлении и одновременно замедляет скорость их вращения. Во многих системах турбонаддува применяется внутренний перепускной клапан. Дизели (не все) обходятся без вестгейта, поскольку количество и давление выхлопных газов всегда под контролем, так как зависит от количества, поступающего в двигатель топлива. Небольшие колебания давления наддува никак не влияют на работу двигателя.
Иногда в турбонаддувах используются шариковые подшипники. Они уменьшают трение вала во время его вращения лучше, чем подшипники, смазываемые маслом. Они также облегчают вес вала. Это помогает турбокомпрессору быстрее разгоняться и сокращает турболаг.
Керамические лопасти турбины
Лопасти из керамики обладают меньшим весом, чем лопасти из стали, хотя последние наиболее часто устанавливаются в турбинах. Поскольку керамические лопасти облегчают вес турбины, они позволяют ей набирать скорость вращения быстрее и сокращают турболаг.
Интеркулер/охладитель нагнетаемого воздуха
Интеркулер – полезная вещь. По внешнему виду напоминает радиатор. Его предназначение – охлаждать горячий воздух, проходящий через него, холодным воздухом, поступающим снаружи от вентилятора. Охлажденный воздух имеет большую плотность, а, следовательно, в нем содержится больше кислорода, необходимого для горения. Это увеличивает мощность автомобиля (кислород + бензин = мощность).
Регулятор давления наддува
Наддув – это увеличение давления во входном коллекторе, который измеряется в PSI (фунт на квадратный дюйм). Важно остаться в диапазоне регулирования. Качество бензина, равно как и эффективное охлаждение нагнетаемого воздуха, влияет на то, какое будет давления наддува.
Регулятор давления может быть использован, чтобы обмануть датчик давления, который распознает меньший импульс и откроет перепускной клапан позже. Это происходит благодаря сокращению давления, поступающего в перепускной клапан, следовательно, наддув увеличивается. Есть регуляторы давления наддува, которые управляются бортовым компьютером.
Предохранительный клапан (клапан сброса давления) – антинагнетающий вентиль, перепускной клапан, клапан отвода.
Когда вы отпускаете педаль газа, воздух из системы турбонаддува выходит под давлением и можно услышать характерный звук. Перечисленные выше клапаны предназначены для сброса сжатого воздуха, который находится в турбинах. Как только вы отпускаете педаль газа, срабатывает клапан, но турбина при этом продолжает вращаться. Если этого не происходит, значит, произошла поломка системы турбонаддува или других деталей вследствие избыточного давления.
Тем не менее, предохранительный клапан (сброса давления) отличается от перепускного (клапана отвода). Предохранительный клапан сбрасывает воздух в атмосферу без учета того, что датчик массового потока воздуха будет все еще ждать, когда выпущенный воздух пойдет в двигатель. Это приводит к тому, что образуется и горит несгоревшее топливо, поскольку двигатель продолжает работать. А поскольку он продолжает работать, то блоком управления подается команда на впрыск топлива, которого итак в избытке. Это грозит поломкой двигателя. Перепускной (клапан отвода) перенаправляет воздух обратно в компрессор, поэтому количество воздуха в системе остается неизменным. У предохранительного клапана нет преимуществ по сравнению с перепускным и наоборот. Поэтому устанавливать можно и тот, и другой, разницы не будет, за исключением, конечно, характерного звука, издаваемого предохранительным клапаном.
Помогает двигателю остыть. Даже при полной остановке автомобиля и без ключа в замке зажигания, это устройство обеспечивает работу двигателя на холостом ходу. В это время масло продолжает циркулировать и охлаждать турбину. Важно дать турбине остыть, поскольку масло, смазывая турбину, может нагреться до предела и отвердеть. Коксование масла крайне опасно – приводит к поломке двигателя.
Помогает постоянно следить за давлением наддува. Необходим, как при оптимальных настройках системы, так и при завышенных.
Турбонаддувы требуют частой замены масла, причем оно должно быть синтетическим. Грязное или некачественное масло может повредить всю систему. Синтетическое масло обладает лучшими характеристиками, и предотвращает быстрый износ деталей.
Бензин с высоким октановым числом
Рекомендуется использовать бензин с более высоким октановым числом, чтобы избежать детонации двигателя. Супер неэтилированный бензин с октановым числом 97 RON считается лучше и стоит дороже, чем неэтилированный с числом в 95 RON.
Материалы: http://vc-tuning.ru/turbonagnetatel
