Принцип работы турбины на бензиновом двигателе
Количество выпускаемых автомобилей с турбированными двигателями постоянно растет, поскольку подобные авто пользуются спросом на рынке. Однако далеко не все автовладельцы знают, как работает турбина на бензиновом двигателе, хотя и проявляют интерес к этой тематике. Дело тут вовсе не в лени, а в чрезмерно сложной подаче материала, делающей его недоступным для понимания большинства автомобилистов.
Турбина позволяет увеличить мощность небольшого по объему мотора без вреда для него и без увеличения расхода горючего.
Устройство турбонаддува
Турбина двигателя, работающего на бензине, состоит из таких элементов:
- Корпус подшипников, размещающий в себе ротор с валом и кольцами с лопастями. Вращаясь, они перенаправляют воздух в цилиндры.
- Каналы, проходящие через весь корпус. Их функция заключается в доставке масла к вращающимся и трущимся друг о друга элементам, что способствует увеличению срока их службы.
- Подшипник скольжения, гарантирующий плавную работу ротора, смазываемого и охлаждаемого маслом.
- Корпус, по форме чем-то напоминающий улитку, защищающий составные элементы механизма от механических повреждений.
Эксплуатация турбины
Устройство турбокомпрессора делает его зависимым от качества масла, поэтому пытаться сэкономить на нем не стоит. Несвоевременная смена масла может стать причиной нарушений в работе механизма. Смешивать разные масла нельзя.
После продолжительной поездки не рекомендуется сразу глушить двигатель. Резкое выключение может сказать на снижении прочности элементов конструкции, вызванном перепадом температуры.
Турбированный мотор: достоинства и недостатки
Преимущества:
- увеличение мощности до 30% и уменьшении расхода топлива (турбомотор будет потреблять меньше горючего, нежели ДВС аналогичной мощности, но без турбины);
- уменьшение загрязнения окружающей среды;
- лучшее соотношение веса агрегата к развиваемой мощности;
- тихая работа механизма;
- возможность оптимизировать другие параметры двигателя.
Минусы:
- требовательность к качеству масла и бензина, что в конечном итоге повышает расходы на эксплуатацию авто;
- сложный ремонт, требующий применения специального оборудования, выполнить который своими силами маловероятно.
Принцип работы турбины: видео
Где используется
Сдерживающим фактором применения турбины на бензиновых моторах является высокая степень детонации.
Она связана с увеличением частоты вращения ДВС и огромной температурой выхлопных газов (до тысячи градусов).
Ввиду этого часто используется турбина на дизельном двигателе. Здесь меньший риск детонации, а температура газов не превышает 600 градусов.
Особенно часто компрессоры встречаются на коммерческом транспорте.
Недостатки
Для работы с турбиной двигателю нужна более крепкая поршневая система и блок. Это влечет за собой дополнительные расходы.
Среди недостатков можно отметить так называемую турбояму (когда мотор не может набрать обороты за нужное время). Причиной данного явления является инерционность компрессора.
Конструкция
- Центральный корпус;
- Центробежный компрессор;
- Улитка.
В конструкцию последней входит турбинное и компрессорное колеса, вал ротора, подшипники скольжения и уплотнительные кольца.
Все это заключено в крепкий металлический термостойкий корпус.
Вспомогательные элементы
Работа турбины невозможна без использования воздушного фильтра, соединительных и масляных шлангов, дроссельной заслонки и интеркулера для охлаждения кислорода, нагнетающегося в камеру под давлением. Чем холоднее воздух в интеркулере, тем лучше сгорает смесь в цилиндрах.
Как работает
Во время работы ДВС вырабатываются выхлопные газы. Они поступают в корпус (горячую часть улитки), где двигаются по лопаткам турбинного колеса. Последнее раскручивается до невероятных скоростей – 100 и более тысяч оборотов в минуту.
Поскольку турбинное колесо жестко соединено с валом, крутящий момент передается на вторую холодную часть турбины.
Та, в свою очередь, начинает захватывать кислород из атмосферы. Он проникает внутрь после того, как пройдет через фильтр.
Далее воздух под давлением попадает во впускной коллектор, где смешивается с топливом и проникает в камеру сгорания.
В качестве материалов для корпуса турбины используются жаропрочные марки стали и железоникелевый сплав.
Чем больше диаметр компрессора, тем больше воздуха засасывается во впускной коллектор.
Но нельзя постоянно увеличивать размеры компрессора. Это может привести к турбозадержке.
Система смазки
Масло подается между подшипником и корпусом компрессора через множество каналов под давлением.
Эта система также охлаждает нагретые детали компрессора.
На некоторых двигателях турбина сопряжена с общей системой охлаждения. Но такая конструкция значительно сложнее и дороже в производстве.
Типы турбин
- Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
- Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.
Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора.
Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».
Устанавливаются данные механизмы последовательно. Первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких.
На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.
Источники:
- Drive2.ru
- Мой Внедорожник.ру
- http://seite1.ru/
- DRIVE2
- zr.ru
- SYL.ru
- MotorsGuide.ru
- Авто Fastmb
- avtomotoprof.ru
- FB.ru
- Пикабу!
Оставить комментарий: