шаблоны wordpress.

Турбина. Устройство и принцип работы.

Практически для каждого человека, который интересуется автомобилями и их устройством, важно понимание устройства и основных принципов работы турбины. Тем более, что в настоящее время появляется все больше и больше серийных образцов автомобилей, оснащенных турбонагнетателями.
 
Даже Mercedes, традиционно преданный механическим нагнетателям, осознав плюсы турбонаддува, оснащает этой системой большинство своих моделей, не говоря уже о BMW, и японских авто-производителях!
 
Можно сколько угодно повторять эту истину в многочисленых статьях про турбины, но это все будет не больше чем наша интерпретация общеизвестных фактов. Мы получили информацию от одного из ведущих производителей турбин фирмы Garrett и внесли немного дополнительной информации.

Начнем,

Какое устройство и принцип работы турбины ? 

 
Мощность двигателя пропорциональна объему воздуха и топлива, способного войти в цилиндры. При прочих сходствах, большие двигатели потребляют больший поток воздуха и как результат, дают большУю мощность. Если мы хотим чтобы наш мотор работал также как двигатель-богатырь, или если нам надо, чтобы уже не маленький двигатель выдавал еще большую мощность, наша цель «впихнуть» больше воздуха в цилиндр. Установив турбонагнетатель мы имеем возможность резко увеличить характеристики двигателя.

Каким же образом турбонагнетатель «запихивает» больше воздуха в двигатель? Давайте для начала обратимся к схеме ниже:

  1. Входное отверстие «холодной части» турбокомпрессора (она же — compressor)
  2. Выход «холодной части» турбокомпрессора (она же — compressor)
  3. Промежуточный охладитель воздуха (интеркулер — intercooler)
  4. Впускной клапан ГБЦ
  5. Выпускной клапан ГБЦ
  6. Входное отверстие «горячей части» турбокомпрессора (она же — turbine)
  7. Выход «горячей части» турбокомпрессора (она же – turbine)

Устройство и принцип работы турбины

Компоненты, составляющие типичную систему турбонаддува.

* Воздушный фильтр (не показан), через который атмосферный воздух проходит прежде чем попасть в турбокомпрессор (1)

* Воздух который превышает величину плотности атмосферного воздуха (масса/ единица объема) является сжатым. (2)

* У большинства современных оснащенных турбонаддувом, есть промежуточный охладитель воздуха (интеркулер) (3), который охлаждает сжатый воздух, дабы далее увеличить его плотность и уменьшить склонность к детонации

* После прохождения через впускной коллектор (4), воздух входит в цилиндры двигателя, которые содержат фиксированный объем. Так как вошедший воздух большей плотности, каждый цилиндр может работать с большим массовым расходом воздуха. В свою очередь, более высокий массовый расход воздуха позволяет загнать в цилиндр больше топлива (с неизменным коэффициентом воздух/топливо — air/fuel). Воспламеняясь, воздушно — топливная смесь большего объема приводит к увеличению мощности, производимой данным размером, или по другому — объемом цилиндра

* Объем газов, полученный в результате сожжения топлива в цилиндре, выходит, в такте выхлопа, в выпускной коллектор (5)

* Газ высокой температуры на большей скорости направляется прямиком в «горячую часть» турбокомпрессора — турбине (6) и давят на крыльчатку. Турбина создает противодавление на двигателе, что означает что давление выхлопных газов двигателя выше чем атмосферное давление

* Снижение давления и температуры происходит во время прохождения через турбину (7), которая (как и все гениальное) просто использует бесплатную энергию выхлопных газов для привода компрессора и нагнетания давления

 

Компоненты, составляющие конструкцию турбокомпрессора

Устройство и принцип работы турбины

В дополнение нужно отметить что температура выхлопных газов бензиновых двигателей гораздо выше этого параметра у дизелей, а как следствие — турбокомпрессоры для дизельных двигателей, при схожей конструкции сделаны из более дешевых, но менее жаропрочных материалов. Так что использование дизельных турбокомпрессоров на бензиновом двигателе мы не рекомендуем — выкинете деньги…

Другие компоненты системы турбонаддува.

Вестгейты (Wastegates)

Вестгейт, также как и блоуофф, является средством управления наддувом, только со стороны выхлопа. Некоторые коммерческие дизельные системы турбонаддува вовсе обходятся без оного (т.н. система свободно плавающего турбонагнетателя). Однако, использование турбонаддува на бензиновых двигателях требует применения этого компонента.

Существуют две разновидности вестгейтов — внутренний и внешний. И тот и другой обеспечивают обход выхлопных газов мимо колеса турбины. Обход газов колеса, как вы уже понимаете, уменьшает мощность турбокомпрессора, позволяя турбине соответствовать мощности, требуемой для данного уровня наддува. Аналогично блоуоффам, вестгейты используют в своей конструкции силу пружины, для регулировки потока, проходящего в обход турбины.

Внутренние вестгейты встроены в корпус турбины и состоят из клапана «хлопушки», тяги, наконечника, и пневматического привода (актюатора).

Очень важно подсоединить актюатор исключительно к давлению наддува, т.к. механизм не работает с вакуумом и не может относиться к впускному коллектору.

Устройство и принцип работы турбины

Внешние вестгейты монтируются на специально изготавливаемом для них приливе на коллекторе. Преимущество внешнего вестгейта заключается в том, что обойдя турбину, поток воздуха может быть повторно включен в поток газов, идущий ниже по течению турбины. Это позволяет улучшить производительность турбины. Для гоночной техники, этот поток может быть выведен прямиком в атмосферу.

Вестгейт. Устройство и принцип работы турбины

Втулки против шариковых подшипников

Втулки долгое время были основой для турбокомпрессоров. Они дешевы, практичны, но шарикоподшипник является новой эхой в постройке турбокомпрессоров и несет с собой существенное улучшение их характеристик.

Массовое появление турбин на шарикоподшипниках началось в результате участия группы Garrett Motorsports в нескольких гоночных сериях, где получило название «картридж подшипник»

Картридж — это корпус где стоят однородные втулки, который содержит ряд шарикоподшипников с каждой стороны, в то время как традиционная система подшипника содержит набор втулок и подшипник осевого давления втулки.

Устройство и принцип работы турбины

Шарикоподшипники, картридж

Ремонт турбин (шарикоподшипник турбины)

Использование шарикоподшипников положительно сказывается на отклике турбины, а это в свою очередь хорошо сказывается на динамике автомобиля.

 

Читайте также:

ИЗМЕНЯЕМАЯ ГЕОМЕТРИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА>>>