С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Для чего нужна турбина в автомобиле

Для чего нужна турбина в автомобиле


Для чего необходим турбокомпрессор?

Настоящий любитель скоростной езды не побрезгует установкой на автомобиль турбокомпрессора, основным предназначением которого является увеличение мощности работы мотора. Наверное, каждый хотел бы хотя бы глубоко в душе произвести тюнинг с тем, чтобы получить в конечном итоге прибавку к мощности. В современных реалиях установить турбокомпрессор и получать адреналин от скоростной езды, достаточно легко и просто.

Сегодня на рынке можно найти много самых разных узлов, элементов и агрегатов, которые в той или иной мере смогут приблизить Вас к ожидаемому результату. Есть масса разных способов, благодаря выполнению которых можно получить серьезную прибавку мощности к Вашему двигателю. Выделим несколько из них:

  • Электронный чип-тюнинг. За счет оптимизации работы датчиков и электронного бортового устройства позволит либо сделать Ваш автомобиль более мощным и скоростным, либо спокойнее и экономным
  • Установка на мотор и другие системы автомобиля специальных доработанных деталей и элементов
  • Расточка блока цилиндров с соответствующей заменой поршней.

Наиболее оптимальным вариантом будет установка турбины или турбокомпрессора. Не все правильно понимают, что это такое и какой будет эффект.

Так называемая турбина – это небольшой и мощный автомобильный компрессор, механическое устройство, которое сможет увеличить мощность работы мотора за счет искусственного нагнетания воздуха в рабочий объем цилиндра, образование его большего объема. Принцип действия турбокомпрессора достаточно простой и понятный. Тут имеется крыльчатка выпускного коллектора, которая соединена жесткой связкой с крыльчаткой впускного коллектора. В тот момент, когда из мотора выходят отработанные газы, происходит раскручивание крыльчатки выпускного коллектора, та, в свою очередь, вращает крыльчатку на впускном коллекторе.  Результатом этого процесса будет наличие поступления большего объема воздуха и топлива в цилиндры. А это, незамедлительно, приведет к большему сгорания топлива, чем продуктивнее будет этот процесс, тем большей мощности получит мотор.

Итак, необходимость и принцип действия турбокомпрессора, увеличивающего нагнетание воздуха в цилиндры и мощь мотора уже понятны. Нельзя не заметить, что крыльчатка компрессора может достигать значение оборотов до 200 тысяч, а это влияет на большую инерционность и появление эффекта турбо – ямы. Внешне оно будет ощущаться во время резкого нажатия на педаль газа, тогда как набор оборотов двигателя начнется с некоторой задержкой. Нужно около 2-3 секунд для того, чтобы крыльчатка набрала обороты, а, следовательно, чтобы и воздух нагнетался в цилиндры. Процесс довольно не приятный и не нужный. Данная проблема лечится очень просто, для чего устанавливаются дополнительно два отдельных перепускных клапана. Один из них призван регулировать выход отработанных газов, второй – оптимизировать поступление воздуха к цилиндрам из впускного коллектора. С такими клапанами во время отпускания педали газа обороты будут уменьшаться достаточно медленно, а при резком нажатии мотор получит прибавку воздуха в нужном объеме.

Говоря о возможности установки турбокомпрессора не редко можно услышать следующие термины: твинтурбо и битурбо. Как можно догадаться из названия «битурбо» - это два компрессора, которые устанавливаются один параллельно другому, собственно эффективность работы от турбины увеличивается вдвое. В понятие «твинтурбо» вкладывается наличие трех турбокомпрессоров. Чаще всего такие турбины устанавливают либо на истинно спортивные автомобили, болиды, либо на машины, которые имеют спортивный заряд и соответствующий «характер».

Настоящие любители тюнинга наверняка знают, что такое «интеркулер». Его зачастую устанавливают вместе с компрессором. Основная задача состоит в том, чтобы охлаждать поступающий в коллектор воздух до минимально возможного значения. В своем роде это небольшой миниатюрный дополнительный радиатор под капотом.

Один из самых известных и распространенных вариантов турбокомпрессора сегодня получил название GARRETT gt17, однако есть и масса других, каждый из которых по-своему привлекателен и может обеспечить значительное увеличение технических характеристик мотора.

Устройство и принцип работы турбонаддува

Некоторые машины отличаются от своих собратьев той же марки шильдиком «Turbo» на крышке багажника. Говорит он о том, что в таком автомобиле имеется турбонаддув двигателя. Что же это значит и для чего инженеры оснащают моторы дополнительными устройствами?

Теория турбонаддува

С самого начала эпохи автомобилестроения производители бились над задачей увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Мощность силового агрегата напрямую зависит от его рабочего объема и количества топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Таким образом, получается, что форсировать мотор можно либо, увеличив его объем (при этом нужно решить задачу, как поместить увеличившийся агрегат в автомобиле), либо, каким-то образом загнать в цилиндры большее количество воздуха и увеличить подачу топлива.

Первый способ влечет за собой значительный перерасход горючего, к тому же увеличиваются размеры и масса двигателя, что не всегда допустимо. Для решения задачи вторым способом применяются системы принудительного нагнетания воздуха в цилиндры.

Виды турбонаддува

Существует три способа увеличения подачи воздуха:

  1. резонансный (в данном случае используется кинетическая энергия воздуха во впускном коллекторе, нагнетатель не нужен);
  2. механический (воздух нагнетается при помощи компрессора, приводимого в действие от двигателя);
  3. газотурбинный (для работы нагнетателя используется энергия отработавших газов).

Поскольку в первом случае нагнетатель не применяется, а повышенное давление воздуха создается за счет четко выверенной формы и длины впускного коллектора, резонансный наддув в рамках данной статьи рассматриваться не будет. Гораздо интереснее два других варианта турбонаддува.

Механический наддув

Использование компрессора – это один из способов увеличить подачу воздуха в цилиндры двигателя. Принцип его работы заключается в следующем: компрессор приводится в действие от шкива коленчатого вала, и начинает нагнетать воздух с первых секунд работы мотора.

Плюсы такой системы в том, что нагнетание воздуха происходит на любых режимах работы силового агрегата, в том числе при минимальных оборотах, а давление увеличивается с ростом оборотов коленвала. Кроме того, в случае использования компрессора отсутствует такое явление, как турбояма. Разумеется, данное устройство наддува имеет и свои минусы. Самым главным недостатком является то, что на обеспечение работы нагнетателя расходуется часть мощности двигателя автомобиля, а значит, снижается его КПД. Помимо этого, механический наддув требует больше места для монтажа, нуждается в специальном приводе (для этого используется зубчатый ремень) и является источником повышенного шума.

Данный вид наддува появился раньше газотурбинного, но, несмотря на некоторую архаичность, его до сих пор можно встретить в современном автомобиле. Наиболее ярким примером может служить Мерседес, шильдик «compressor» на багажнике некоторых моделей этой марки указывает на то, что под капотом скрывается мотор, оснащенный системой механического наддува.

Газотурбинный наддув

Устройство турбонаддува

Чаще всего моторы современных автомобилей оснащаются газотурбинными нагнетателями. Их устройство сходно с механическими компрессорами, различается лишь принцип действия – вместо зубчатого ремня работают выхлопные газы.

«Турбина включилась, и машине как будто пинка дали», — такое довольно часто можно услышать от автовладельцев, моторы машин которых имеют турбонаддув. На самом деле турбина – это только одна из составных частей всей системы, представляющая собой крыльчатку, жестко закрепленную на валу и приводящую в действие другую крыльчатку, также закрепленную на этом же валу. Устройство турбонаддува газотурбинного типа несколько сложнее.

Основными составными частями являются:

  • корпус;
  • две крыльчатки;
  • вал, на котором располагаются крыльчатки;
  • две улитки, в которых вращаются крыльчатки;
  • три подшипника скольжения (один упорный и два опорных);
  • перепускной клапан (необходим для стравливания избыточного давления).

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува довольно прост. На одном валу расположены крыльчатка-нагнетатель и крыльчатка-турбина, каждая из которых вращается в своей улитке. Отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через одну из улиток и вращают крыльчатку-турбину. Вращение посредством общего вала передается второй крыльчатке, которая повышает давление атмосферного воздуха, проходящего через вторую улитку.

Турбонаддув — плюсы и минусы

Плюсы

Основные плюсы турбонаддува – повышение КПД и экономичности двигателя автомобиля. Причина этого в том, что система приводится в действие за счет энергии отработавших газов, не отнимая мощность у мотора. Необходимо различать удельную и общую экономичность двигателя автомобиля.

Силовой агрегат, имеющий турбонаддув, потребляет больше топлива, чем «атмосферник» того же объема, поскольку большее количество воздуха, загнанного в цилиндры, позволяет сжечь больше топлива, но массовая доля горючего из расчета на единицу мощности в час всегда ниже, чем у мотора без турбонаддува. Перечисляя плюсы, необходимо упомянуть лучшую экологичность «наддутых» двигателей. Турбонаддув обеспечивает более полное сгорание горючего. Кроме того, наддув понижает температуру камеры сгорания, что приводит к уменьшению образования оксида азота.

Минусы

У турбонаддува есть и свои минусы. Во-первых, такое устройство требует аккуратного обращения. Дело в том, что масло к подшипникам компрессора подается под давлением, пока работает двигатель автомобиля. После поездки, когда мотор горячий, стоит только выключить зажигание, и масло подаваться перестанет. Если двигатель работал в тяжелых режимах, то вполне вероятен перегрев компрессора и выход его из строя. Чтобы избежать поломки, необходимо дать мотору поработать некоторое время на холостых оборотах, и только потом заглушить. Некоторые автомобили оснащаются турботаймером, который берет эту заботу на себя.

Другие значительные минусы – это ограниченный диапазон эффективной работы турбокомпрессора и турбояма (замедленный отклик турбины на нажатие педали газа). Система турборнаддува эффективно работает в довольно узком диапазоне частоты вращения коленвала, который зависит от размеров турбины. Для решения данной проблемы производители часто применяют двойной турбонаддув, т.е. устанавливают две турбины с крыльчатками разного диаметра, каждая из которых эффективно работает в разных диапазонах, либо две одинаковых турбины (Би-турбо и Твин-турбо).

В первом случае система турбонаддува расширяет диапазон эффективности. Принцип действия заключается в том, что там, где первая турбина теряет эффективность, подхватывает вторая. Во втором достигается максимальная производительность системы. Устанавливается двойной турбонаддув как на рядные, так и на V-образные моторы. Для уменьшения эффекта турбоямы производители стараются максимально снизить вес валов и крыльчаток, чтобы уменьшить инерцию.

Для чего нужна турбина

1 января 2019

Автор КакПросто!

Турбина представляет собой машину, в которой барабан, пропеллер или колесо вращается под воздействием струи пара, газа или воды и вырабатывает энергию. Простейшими турбинами считаются водяные колеса и ветряные мельницы.

Водные турбины применяются на электростанциях. Их строят вблизи плотин и водопадов. Для запуска турбины струя воды подводится к ее лопастям и заставляет их вращаться. Сама по себе турбина не производит электрической энергии. Но к ней подводится генератор, который турбина заставляет вращаться, и который в свою очередь вырабатывает электричество. Лопасти турбин могут быть выполнены в виде колес или барабанов с лопаточками по краям. Несущие лопасти некоторых турбин имеют форму пропеллера.Паровые турбины приводятся в движение струей пара. Их используют для производства электроэнергии, для вращения корабельных винтов и работы помп. Газовые турбины работают за счет отработанного газа, образующегося после сгорания топлива. Струя горячего газа отводится к турбине и вращает ее лопасти.Благодаря турбине в двигателе ускоряется наполнение цилиндров воздухом, что позволяет сжигать в них большее количество топлива. За счет этого мощность двигателя заметно увеличивается.Принцип работы турбины довольно прост. Устройство использует энергию отработавших газов, которые попадают под давлением в корпус турбины через выпускной коллектор. На вал турбинного колеса устанавливается компрессорное колесо. Оно сжимает воздух при вращении и подает его во впускной коллектор. Следовательно, чем больший объем газа проходит через турбинное колесо, тем быстрее оно вращается.

Маленькая турбина будет вращаться быстрее, чем большая при одинаковой энергии выхлопных газов. Однако она является большим сужением на пути потока отработавшего газа. Это является причиной образования обратного давления между турбиной и камерой сгорания. Обратное давление является побочным эффектом использования турбины. Поэтому при ее выборе следует ориентироваться на обороты, необходимые для обеспечения желаемой реакции и давления наддува, придерживаясь минимизации обратного давления.

Видео по теме

Увеличить мощность двигателя может каждый, невзирая на марку авто и год его производства. Для этого не обязательно создавать дополнительные шумовые эффекты за счет демонтажа выхлопной трубы. Хватит и простого компрессора.

Компрессор внешним видом напоминает панцирь улитки. И если бы у улиток вместо их привычного спирального домика был компрессор, то медлительными их никто бы не осмелился назвать.Компрессор увеличивает подачу воздуха в топливную систему: двигатель получает больше топливовоздушной смеси и при ее сгорании увеличивает мощность на 15-30% от первоначальной. Помимо этого, компрессор влияет на качество смеси, подаваемой при впуске. За счет механического нагнетания воздуха качество смеси значительно увеличивается.В цикле работы двигателя есть фаза перекрытия. В моменты этих фаз полуоткрыты клапана впуска и выпуска смеси в двигатель. Именно в этот момент происходит очистка камеры сгорания двигателя от остаточных газов, которые для сгорания уже не пригодны. Тем самым компрессор освобождает место для впрыска свежей смеси в больших количествах, за счет чего и увеличивается ее суммарная масса для сгорания, и, следовательно, растет мощность двигателя.Когда увеличивают объем двигателя, то основной цель этой манипуляции является увеличение количества топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель для сгорания.Компрессор помогает достичь тех же результатов, но с наименьшими трудозатратами и финансовыми вложениями. Установить компрессор можно и самостоятельно – парочка часов под капотом, и ваш автомобиль станет резвее на десяток-другой лошадиных сил.

В отличие от турбины, выполняющей те же функции, компрессор не требует серьезных вмешательств в конструкцию двигателя. При установке турбины приходится приобретать еще массу сопутствующего материала и деталей, таких как впускной коллектор, и тому подобные вещи. Тем более что в случае, если вы захотите продать свой авто, компрессор можно будет с легкостью демонтировать и привести двигатель в штатный вид и режим работы, что не сделаешь при наличии турбины. Однако стоит помнить, что во время эксплуатации компрессора (ровно, как и турбины) увеличивается не только мощность двигателя, но и расход топлива.

Поклонники спортивного стиля езды, который требует от машины повышенной мощности, самостоятельно и весьма успешно модернизируют автомобили отечественного производства, не в пример российскому автопрому. Реконструируя двигатель, устанавливают на него турбину.

Вам понадобится

  • - взвешенный подход и деньги.

Инструкция

Честно говоря, после переделок автомобиль получается настолько динамичным, что даже не верится, что это детище нашего Волжского автозавода. Ведь именно популярные в народе «десятки» подвергаются модернизации чаще всего.

На сегодняшний день достичь цели, предполагающей установку турбины, можно без особых мытарств – в магазинах по доступной стоимости имеются соответствующие готовые комплекты, российского и зарубежного производства. Но тем, кто решился на тюнинг двигателя, необходимо знать, что банальной установкой турбины под капот, которая монтируется на моторе довольно просто, ограничиться не выйдет. В дополнение к турбине потребуется еще приобрести: новую поршневую группу, форсунки, топливный насос и кое-что из «мелочей», например, прямоточная система отвода отработавших газов. Чтобы мотор сумел развивать желаемую мощность, не обойтись без полноценной разборки двигателя. В ходе его реконструкции заменяется коленвал и поршневая группа, а также распредвал и клапаны. Что увеличивает степень сжатия в рабочем цилиндре. Тут же, в мастерской, устанавливается и турбина, для которой нет необходимости вносить изменения в конфигурацию капота.

Видео по теме

Обратите внимание

Умельцы, которые увлеклись тюнингом своей машины, не останавливаются на форсировании двигателя. Возросшая мощность силовой установки потребует замены коробки перемены передач, и модернизации всей подвески автомобиля, включая и тормозные механизмы. Иначе, развив скорость свыше 200 км/ час, появляется риск потерять управление над машиной. Все-таки, что ни говори - это уже не бюджетный автомобиль, а «заряженный» спортивный болид.

Распечатать

Для чего нужна турбина

Устройство турбины автомобиля

Наличие турбонаддува позволяет заметно улучшить динамику двигателей и уменьшить расход топлива на единицу мощности. Устройство турбины автомобиля современных двигателей дает возможность значительно увеличить их эффективность на различных оборотах и адаптировать количество подаваемого воздуха к режимам его работы.

Энергию движения турбонаддув получает от отработанных газов, выходящих с большой скоростью из камеры сгорания. Газы попадают на лопасти специальной геометрии приводной турбины, вращение через вал подается на привод нагнетающих лопастей. Происходит захват воздуха и под давлением подача его в камеры сгорания цилиндров.

Для чего нужна турбина в автомобиле? С помощью этого агрегата автомобильные производители получили возможность значительно улучшать характеристики двигателя и выдерживать существующие стандарты по экологичности.

За счет принудительного увеличения количества подаваемого воздуха есть возможность понижать степень сжатия горючей смеси. Чем ниже степень сжатия – тем меньше нагрузки на кривошипно-шатунный механизм, тем ниже вероятность возникновения явлений детонации, тем длительнее ресурс их работы, тем больше гарантированный пробег.

Принципы работы и устройство турбонаддува

Устройство турбины, как в целом устройство автомобиля, постоянно совершенствуется, в результате новых разработок улучшается его реальная эффективность. Сегодня это сложный механизм, в максимальной степени учитывающий количество индивидуальных факторов эксплуатации двигателя. Все виды турбин состоят из нескольких базовых агрегатов:

  • Воздухозаборник с воздушным фильтром.
  • Турбокомпрессор для подачи воздуха под давлением в камеры сгорания цилиндров.
  • Интеркулер для снижения температуры воздуха. При высокой температуре воздуха понижается его плотность, а это негативно сказывается на общем количестве кислорода.
  • Турбина.
  • Впускные коллекторы.

Современные модели агрегатов имеют дополнительные клапаны для обеспечения расчетного цикла подачи воздуха и поддержки оптимального давления, перепускного клапана для отвода лишнего воздуха. Для улучшения параметров подаваемого воздуха на низких оборотах некоторые модели могут иметь по две турбины.

Это дает возможность улучшать динамические характеристики двигателя даже на небольших оборотах. Если еще не так давно многие владельцы автомобилей не понимали всех преимуществ нового агрегата и спрашивали себя, для чего нужна турбина в автомобиле, то сегодня этот вопрос не задает никто.

Лопасти турбины могут менять свой угол наклона, таким методом стабилизируются ее технические показатели вне зависимости от скорости выхлопных газов. К турбине предъявляются жесткие требования по качеству материалов изготовления – все элементы устройства работают в условиях высоких температур и высоких скоростей.

Для улучшения режимов работы турбин на них устанавливаются системы охлаждения. Система охлаждения может выполняться маслом или антифризом, подключается к действующей системе двигателя.

Охлаждение маслом имеет более простую конструкцию с инженерной точки зрения, но поступается эффективностью перед водяной. Современные модели турбонаддува в большинстве случаев имеют водяное охлаждение.

Многие детали турбин изготавливаются из инновационных керамических материалов, что увеличивает ресурс их работы.

К недостаткам турбонаддувом относится относительно большая стоимость, сложный ремонт и возможность появления «турбинных ям» – режимов работы двигателя с низкими показателями коэффициента полезного действия.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости