Турбонаддув

Добавил(а) Autolub   
07.09.12 10:54

Турбонаддув – это тип наддува, который использует выхлопные газы для нагнетания воздуха в цилиндры мотора. Турбонаддув был разработан еще в 1911 году швейцарцем А.Бюхи. Он даже получил патент на свое изобретение. Хотя немалую долю в развитие турбонаддува внес и Готлиб Даймлер. Массовое же применение данной схемы началось в 70-х годах прошлого века.

На сегодня турбонаддув является самой совершенной системой с точки зрения увеличения мощностных характеристик, не затрагивая рабочий объем и число оборотов коленвала. Обеспечивая более полное сгорание топлива, турбонаддув уменьшает токсичность выхлопа. Кроме того, снижается расход горючего в перерасчете на единицу мощности.

Устанавливаются системы турбонаддува и на бензиновых, и на дизельных агрегатах. На первых монтаж турбонаддува сопровождается появлением риска детонации вследствие резкого возрастания количества оборотов. Также, в результате более высокой температуры выхлопа сама система турбонаддува нагревается, что требует дополнительного ее охлаждения.

На дизельных же агрегатах турбонаддув не встречает таких преград. Ведь здесь степень сжатия намного больше, а обороты коленвала ниже. В результате адиабатного расширения, температура выхлопа у дизельных моторов не 1000 градусов, а 600. Поэтому применение турбонаддува на дизельных агрегатах является более простым и эффективным.

Турбонаддув состоит из таких элементов: заборник воздуха с фильтром, дроссельная заслонка, турбонагнетатель, впускной коллектор, интеркулер, иногда впускные заслонки, управляющие элементы, патрубки и шланги. Как видим, большая часть деталей – это элементы системы впуска. Лишь интеркулер, турбонагнетатель и управляющие элементы являются узлами собственно турбонаддува.

Главная деталь всей системы турбонаддува – турбонагнетатель. Его еще именуют турбокомпрессором или газотурбинным нагнетателем. Он увеличивает давление воздуха системы впуска.

Турбонагнетатель состоит из корпуса турбины, турбинного и компрессорного колес, корпуса компрессора, корпуса подшипников, роторного вала. Турбинное колесо находится в корпусе и воспринимает энергию выхлопа. Оно, а также корпус изготовлены из сплавов или керамики для противостояния высоким температурам. Компрессорное колесо находится в собственном корпусе. Оно осуществляет всасывание, сжатие и нагнетание воздуха в цилиндры. Оба колеса имеют жесткое крепление на роторном валу. Последний же крутится в подшипниках скольжения. Отметим, что последние имеют зазоры и со стороны вала, и со стороны корпуса, то есть являются плавающими подшипниками. В корпусах подшипников присутствуют каналы для подачи масла от смазочной системы. На роторном валу смонтированы уплотнительные кольца, препятствующие уходу масла. Ввиду сильного нагрева турбонагнетателя у бензиновых моторов, некоторые конструкции подшипников имеют каналы для прохождения охлаждающей жидкости. Система охлаждения таких моторов – двухконтурная. Вообще же для охлаждения сжатого воздуха применяется интеркулер. Это жидкостный или воздушный радиатор. Благодаря охлаждению, воздух увеличивает плотность, в конечном результате возрастает давление наддува.

Центральный узел управляющей системы турбонаддува – перепускной клапан. Его еще именуют байпасом. При необходимости он ограничивает энергию выхлопа, направляя часть газов мимо турбинного колеса. Благодаря этому давление наддува всегда в оптимальных пределах. Привод данного клапана электрический или пневматический. Получая сигнал от датчика давления наддува, система управления мотором активизирует перепускной клапан.

При работе системы турбонаддува выхлопные газы заставляют вращаться турбинное колесо. Оно, в результате соединения через роторный вал с компрессорным колесом, вращает и его. Последнее осуществляет сжатие и нагнетание воздуха в систему. Далее интеркулер охлаждает нагретый от сжатия воздух и перенаправляет его в цилиндры силового агрегата.

Производительность турбонаддува имеет прямую зависимость с оборотами двигателя. Хотя прямой связи с коленвалом у данной системы нет. Но при увеличении оборотов, возрастает и энергия выхлопных газов, вызывающая более быстрое кручение турбины. В результате сжатый воздух подается в цилиндры в больших объемах.

Как уже говорилось выше, недостатком турбонаддува, применяемого на бензиновых агрегатах, является вероятность детонации. В результате резкого возрастания объема сжимаемого в цилиндрах воздуха, в конце такта сжатия резко увеличивается температура. Поэтому конструкторы делают такие моторы со сниженной степенью сжатия, применяют высокооктановый бензин и пр.

Кроме того, «минусом» турбонаддува является «турбояма». В случае резкого нажатия на акселератор происходит задержка возрастания мощности. Ведь система турбонаддува имеет некоторую инерционность. Для повышения мощности необходимо определенное время. После преодоления «турбоямы» давление наддува резко возрастает, наступает так называемый «турбоподхват».

Для исключения «турбоямы» производители создали несоклько конструкций турбонаддува.

Первая – турбина с изменяемой геометрией. В ней площадь входного канала изменяемая, что позволяет оптимизировать поток выхлопных газов. Чаще вего такая технология используется на дизельных агрегатах. Яркий пример – мотор TDI от автоконцерна Volkswagen.

Вторая конструкция – два установленных параллельно турбонагнетателя. Ее называют biturbo. Чаще всего такую схему применяют на больших V-образных моторах. Каждый турбокомпрессор отвечает за свой ряд цилиндров. Ведь две турбины меньшего размера имеют меньшую инерционность, чем одна большего размера.

Третья технология – две последовательно установленные турбины. Ее называют twin-turbo. Такая система использует на разных режимах работы агрегата разные турбокомпрессоры. В результате достигается максимальная производительность всей системы.

Напоследок отметим самую прогрессивную конструкцию, именуемую комбинированным наддувом. Здесь объединены турбо- и механический наддув. При невысоких оборотах коленвала, сжатие и нагнетание воздуха осуществляется механическим нагнетателем. При возрастании числа оборотов в действие включается турбонагнетатель. Механический при этом отключается. Флагман в разработке таких систем опять автоконцерн Volkswagen, со своей системой двойного наддува TSI.

Поделитесь информацией с друзьями:

Комментарии
Добавить новый Поиск
Оставить комментарий
Имя:
Email:
 
Тема:
 
:D:):(:0:shock::confused:8):lol::x:P:oops::cry:
:evil::twisted::roll::wink::!::?::idea::arrow:
 
Пожалуйста, введите проверочный код, который Вы видите на картинке.

Похожие статьи:

 

Поиск по сайту

Люблю почитать