Что такое турбонаддув - изучаем вместе

1784

Турбонаддув Турбированный дизельный двигатель является успешной попыткой разработчиков сделать дизель, который не будет уступать по отдаче двигателю внутреннего сгорания, который работает на бензине, при любых режимах работы. На обслуживание устройства наддува не понадобится большое количество энергии мотора. Помимо этого, вся даровая энергия, которая тратится непосредственно на сжатие воздуха, на порядок увеличивает коэффициент полезного действия двигателя автомобиля.

Следовательно, значительно снижаются потери, которые необходимы для трения, и это сопровождается небольшим весом самого двигателя. Казалось бы, что все автомобили с турбонаддувом должны были бы быть более экономичными и выгодными, так как это именно то, чего пытались добиться конструкторы. Тем не менее, не все так гладко, как хотелось и как кажется.

Турбонаддув Современные турбины имеют иногда скорость вращения, которая может достигать 200 000 оборотов за минуту, при этом температура газов будет составлять до 1000 градусов. Для того, чтобы сделать устройство турбонаддува, которое будет способно выдерживать достаточно высокие нагрузки на протяжении длительного периода, необходимо не только значительная денежная сумма, но и определенное количество времени.

Именно исходя из этих соображений системы турбонаддува были широко распространены лишь в авиационных конструкциях периода 1941-1945 гг. После окончания войны данные устройства начали применятся и в разного рода тракторах и грузовиках.

1. История создания турбонаддува.

Турбокомпрессоры для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания применялись уже на первых этапах развития данного вида технологий. Впервые запатентованный в первом десятилетии прошлого столетия турбокомпрессор сыграл особую роль в конструировании военной авиации. Первые серийные автомобили, которые имели турбированные дизели, изготавливались по большей части в Германии во второй половине двадцатого века.

2. Для чего нужен турбонаддув.

Турбонаддув Сразу же следует отметить один момент: нет особых различий в конструктивной составной турбонаддувов для разных моделей автомобилей. Есть всего небольшие вариации, которые относятся к размерам, дизайну и некоторым узлам. Если прислушаться к инструкторам по вождению, то множество из них употребляют термин «турбина», для обозначения нужного нам узла. Важно заметить, что это является ошибочным утверждением.

Турбина – это всего лишь часть турбонаддува, которая состоит из корпуса, уплотнительной системы, вала с крыльчатками и двух улиток. Кроме того, в ее состав входят два опорные подшипника скольжения. В данное устройство не крепится пневмопривод, посредством которого в работу приходит перепускной клапан. Следует отметить, что некоторые модели вообще не имеют данное устройство в своем арсенале. Основной целью перепускного клапана является регулировка оборотов турбины и производительности компрессора.

Когда уже на непосредственном выходе давление воздуха переваливает за допустимое, то устройство пневмопривода, которое открывает клапан, задействуется, вследствие чего небольшая составная выхлопных газов напрямую выходит в выхлопную систему. Именно из-за этого обороты турбины на порядок снижаются.

Турбонаддув Турбина являет собою крыльчатку, которая располагается на валу и приводит во вращение устройство компрессора. Данный агрегат изготовляется из жаростойкого сплава, в то время как вал изготовляется из среднелегированной стали, а устройство компрессора из алюминия. Важно заметить, что эти детали не могут быть отремонтированы, вследствие чего они попросту заменяются на новые. Исключением из этого является только вал, иногда который можно перешлифовать и под него сделать новые подшипники.

Не секрет, что для того, чтобы топливо горело необходимо условие наличия кислорода. Непосредственно в цилиндрах двигателя сгорает воздушно-топливная смесь, а не само топливо. Так, происходит смешивание топлива с воздухом в определенном соотношении. Важно заметить, что воздуха при этом требуется достаточно топлива. Существует простая закономерность: увеличение подачи топлива влечет за собой увеличение подачи воздуха. В стандартных двигателя внутреннего сгорания воздух получают цилиндры из-за небольшой разницы в давлениях в цилиндре и атмосфере.

Такого рода зависимость является прямой, так как больший объем цилиндра предполагает большое потребление кислорода. Все отработанные выхлопные газы, которые идут из двигателя внутреннего сгорания автомобиля, вращают ротор турбины определенным образом. Он, в свою очередь, знаменует начало движения механизма компрессора, посредством которого происходит доведение сжатого воздуха напрямую в цилиндры.

Тем не менее, перед этим сам воздух будет проходить через интеркулер, где будет охлаждаться. Таким образом, чем быстрее турбина вращается, тем больше в турбину будет попадать выхлопных газов. А это означает, что большее поступление воздуха в цилиндры будет знаменовать увеличение мощности двигателя внутреннего сгорания.

3. Принцип работы двигателя с турбонаддувом.

Турбонаддув в двигателе Принцип работы двигателя с турбонаддувом базируется на использовании энергии от выхлопных газов. Так, при покидании цилиндра, все отработанные газы будут направляться в крыльчатку турбины, где будут вращать ее и закрепленную на одном валу с ней турбину компрессора, который встроен в систему подачи воздуха к цилиндрам.

Так, в отличии от дизелей атмосферных, турбокомпрессорные агрегаты имеют подачу воздуха в цилиндры принудительную и под высоким давлением. В результате будет возрастать объем воздуха, который попадает непосредственно в цилиндр за один цикл. Если к этому добавить еще и увеличение объема сгорающего топлива, то прирост мощности будет достаточно существенным – в 25%. Для большего повышения объема воздуха, который поступает в цилиндры, дополнительно используется интеркулер.

Данное специальное устройство позвано охлаждать атмосферный воздух перед своим нагнетанием в мотор. Так, никому не секрет, что холодный воздух будет занимать значительно меньше места, чем воздух теплый. Таким образом, при непосредственном охлаждении в цилиндр будет доставляться большее количество воздуха.

Результат вполне очевиден. Турбодизель будет иметь менее эффективный расход топлива, при этом его объемная мощность будет достаточно высока. Все это обеспечит способность в существенном наращивании суммарной мощности двигателя без увеличения числа оборотов и его габаритов.

4. Минусы двигателя с турбонаддувом.

Турбонаддув Сложность конструкции и дороговизна турбонаддува – это не самые существенные недостатки данного устройства. Важно заметить, что то, насколько эффективно будет функционировать турбина, напрямую зависит от оборотов двигателя внутреннего сгорания. Если выхлопных газов мало и обороты довольно невелики, то ротор будет достаточно слабо раскручиваться. В таком случае компрессор не будет давать цилиндрам дополнительную порцию воздуха. Именно из-за этого бывают случаи, когда двигатель не будет дотягивать до 3000 оборотов и будет выстреливать лишь после 4000. Такая заминка называется турбоямой.

Чем больший размер имеет турбина, тем больший промежуток времени уходит на ее раскрутку. Это будет означать, что все двигатели внутреннего сгорания, которые оснащиваются турбинами с высоким уровнем давление, и, следовательно, с высокой мощностью будут страдать турбоямой в первую очередь. Турбины, посредством которых обеспечивается низкий уровень давление, не будет подобных провалов.

Тем не менее, из-за этого и поднимаемая мощность будет не очень высокой. От турбоямы можно избавиться посредством схемы с последовательным наддувом. В таком случае на малых оборотах будет начинать работать малоинерционный турбокомпрессор, при помощи которого будет происходить увеличение тяги на низких оборотах, а на высоких, при помощи повышения давления на выпуске будет включаться иной механизм.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?


Комментарии

Вам также может быть интересно