Турбокомпрессор — это устройство для перекачки воздуха с определенным давлением, то есть простыми словами компрессор. Отличие от принципа действия обычных компрессоров в том, что принцип работы основан на использовании выхлопных газов, а не на приводном ремне от коленчатого вала.
Содержание статьи:
- Как работает турбокомпрессор.
- Устройство.
- Турбокомпрессоры: плюсы и минусы.
- Механический компрессор или турбокомпрессор: что лучше?
- Видео.
Содержание
Работа турбонагнетателя
Устройство турбокомпрессора позволяет ему работать по такому принципу работы: когда выхлопные газы попадают в турбину, ротор начинает вращаться. Рабочие колеса центробежного компрессора жестко закреплены на роторе, который вращается с той же угловой скоростью, что и сам ротор.
Чем выше энергия выхлопных газов, тем быстрее вращаются колеса турбины и чем больше поступает кислорода, тем больше сгорает топливо и тем мощнее работает сам турбонагнетатель.
Скорость вращения вала и крыльчатки турбокомпрессора может быть довольно высокой, до 150 000 об / мин.
Многие турбокомпрессоры имеют возможность изменять геометрию турбины с помощью специального механизма. В конструкции этого устройства есть дополнительное кольцо с направляющими лопатками, которым можно управлять. Они могут поддерживать не только постоянный поток выхлопных газов, но и изменять его.
При малых оборотах турбокомпрессора, при малых расходах сечение турбины уменьшается и, как следствие, увеличивается скорость подачи газов, попадающих в колесо. Что, как следствие, приводит к увеличению мощности.
На высоких рабочих оборотах сечение турбины больше, лопатки полностью открывают подачу газа. Эффективность движения газов выше.
Что такое RTD? Это регулятор давления топлива, который создает необходимое давление топлива на форсунках. В случае неисправности двигатель получает топливо в нерегулярном объеме.
Эта способность регулировать площадь поперечного сечения турбины помогает снизить расход топлива и минимизировать вредные выбросы выхлопных газов. Турбокомпрессор с возможностью независимого изменения геометрии турбины увеличивает КПД устройства как на высоких, так и на низких оборотах.
Устройство турбонагнетателя
Турбокомпрессор состоит из:
- компрессор.
- турбины;
Турбина состоит из:
- корпус (2).
- крыльчатка (1);
Корпус служит для направления потока отработавших газов (3) к турбинному колесу. Выхлопные газы служат приводом рабочего колеса. Газовый поток вращает крыльчатку и выходит через выпускное отверстие для выхлопных газов.
Компрессор состоит из:
- размещение (6).
- крыльчатка (5);
Принцип работы компрессора противоположен принципу работы турбины. С турбиной соединен стальной кованый вал, на котором жестко закреплено рабочее колесо. Рабочее колесо, когда турбина вращается с высокой скоростью, захватывает и сжимает воздух. Кроме того, возникает такое явление — диффузия. То есть воздушный поток в корпусе компрессора, который имеет низкое давление и высокую скорость, преобразуется в воздушный поток с высоким давлением и низкой скоростью. Кроме того, в двигатель подается сжатый воздух (8), что обеспечивает сгорание большего количества топлива (так что топливо сгорает полностью) и увеличивает мощность двигателя внутреннего сгорания автомобиля.
- Рабочее колесо турбины.
- Корпус турбины.
- Выхлопные выхлопные газы.
- Зона отвода выхлопных газов.
- Крыльчатка компрессора.
- Корпус компрессора.
- Вал из кованой стали.
- Сжатый воздух.
Турбонагнетатели: плюсы и минусы
Принцип работы обычных компрессоров, приводимых в движение ременным или кривошипно-шатунным приводом, заключается в том, что устройство и принцип работы таких устройств потребляют энергию двигателя. На двигатель ложится дополнительная нагрузка.
Турбокомпрессоры используют бесплатную энергию. Такой принцип работы практически идеален, так как выхлопные газы просто выбрасываются и здесь они по-прежнему служат приводом для ротора и колес на нем.
Мощность наддува может достигать 300 л.с с литра объема.
Двигатель с установленным турбонагнетателем (турбокомпрессор) может развивать на 40% больше мощности, чем двигатель внутреннего сгорания без него. К тому же турбомоторы намного дешевле. ДВС без турбонагнетателя имеют низкий КПД из-за потерь на трение и низкого теплового КПД.
В результате при увеличении рабочего объема двигателя без турбонагнетателя КПД еще ниже. Двигатели с турбонаддувом малого объема более эффективны, чем ДВС большого объема.
Недостатки турбонагнетателей
Во время работы этого устройства появляется так называемый эффект турбо лага. Тогда привод выполняется без механической связи с валом двигателя, и из-за физического воздействия газов иногда возникает несоответствие работы турбокомпрессора и самого двигателя. То есть мощность, которую задает водитель нажатием педали акселератора, не соответствует мощности компрессора. Такие проблемы в работе составных моторных устройств можно выявить, если произвести диагностику автомобиля с помощью ноутбука.
Турбокомпрессоры также имеют недостатки, присущие обычным компрессорам. Чтобы их работа была максимально эффективной, они должны вращаться с максимальной скоростью. Кроме того, при таком режиме работы температура некоторых деталей достигает 1000 С, также возникают трудности со смазкой и отводом тепла.
Высокие температуры ухудшают качество смазки и создают очень горячий входной воздушный поток. Охлаждение вытяжного воздуха — серьезная проблема.
Для обеспечения эффективного охлаждения интеркулер подбирается с особой тщательностью, исходя из данных режима работы устройства.
В конструкции турбонагнетателя, как и любого другого устройства впрыска, должен быть предусмотрен предохранительный клапан (который сбрасывает избыточное давление). Турбина немного сложнее. В турбине, помимо контроля избыточного давления наддува, также необходимо перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыточное давление во впускном коллекторе, чтобы избежать образования слишком высокой скорости вращения ротора при высоких оборотах двигателя.
Чтобы продлить срок службы турбокомпрессора, турбине необходимо дать остыть на холостом ходу двигателя после работы на очень высоких оборотах. Просто дайте ему поработать несколько минут, затем двигатель можно будет выключить.
Для удобства водителей был создан специальный турботаймер. Турботаймер — это электронное устройство, которое после выключения зажигания позволяет двигателю поработать некоторое время, чтобы турбокомпрессор работал мягко и не ломался. Его можно запланировать на определенное время или запустить в зависимости от температуры подогревателя двигателя.
Если турботаймер отсутствует, водитель должен подождать несколько минут в одиночестве на холостом ходу и не выключать двигатель сразу.
Механический нагнетатель или турбонагнетатель: что лучше?
Турбомоторы производятся серийно, что позволяет удерживать их цены на низком уровне. Самостоятельно установить его в ДВС, настроить его — довольно сложная задача, которую без специальных навыков будет сложно выполнить своими руками.
Аналоги: Центробежные механические вентиляторы имеют простую конструкцию и удобны в использовании. В мастерских автонастройки и чип-тюнинга есть готовые решения для некоторых двигателей: готовые комплекты турбонагнетателя. Востребованы турбокомпрессоры.
Видео
В этом видео подробно и четко объясняются различия между турбонагнетателем и механическим нагнетателем.
Продолжение видео:
Как продлить срок службы турбокомпрессора:
Полезные советы по ошибкам при эксплуатации ДВС с турбонагнетателями:
