Турбокомпрессор это: Турбокомпрессор автомобиля — что это такое, устройство и принцип работы

Турбокомпрессор автомобиля — что это такое, устройство и принцип работы

Турбокомпрессор представляет собой устройство, предназначенное для нагнетания воздуха в цилиндры. Это повышает интенсивность воспламенения топливной смеси и увеличивает мощность двигателя. В среднем она возрастает на 30 – 40 %. Поговорим более подробно, как устроена деталь, где находится и как работает.

Содержание

Что такое турбокомпрессор в автомобиле

Первые турбинные компрессоры появились в начале ХХ века. Их изобретение связывают с американским изобретателем Альфредом Бюхи. Именно он в 1911 году зарегистрирован устройство в патентном бюро США 1911 году. Бюхи удалось добиться очень неплохих показателей – прирост мощности при использовании турбины составил 120 %.

турбокомпрессор что это такоеИзначально турбокомпрессоры применяли на корабельных дизельных и авиационных бензиновых двигателях. Впервые на колесных транспортных средствах их начали использовать в 1938 году. Именно тогда автомобилестроительная компания из Швейцарии Swiss Machine Works Sauer сконструировала грузовик, в котором использовалась эта технология. Вскоре турбинные компрессоры стали широко применять и на легковых автомобилях.

По сути, турбокомпрессор представляет собой воздушную турбину с несложным строением, которая работает за счет выхлопных газов, выходящих из выпускных клапанов цилиндров. Образовавшаяся энергия используется для нагнетания воздуха в цилиндры. Оно выполняет две функции:

  • увеличивает давление внутри цилиндра;
  • обеспечивает поступление большего количества кислорода.

Оба фактора благотворно влияют на воспламенение топливной смеси – оно становится более интенсивным и ровным. Это, в свою очередь, уменьшает эффективный расход топлива и увеличивает мощность мотора. Таким образом, технология позволяет увеличить силу двигателя, не увеличивая его объем. Именно это основное назначение рассматриваемого узла автомобильного двигателя.

Турбокомпрессор автомобиля: что это такое, устройство и принцип работы

В настоящее время турбинный компрессор используется в в подавляющем большинстве моделей легковых автомобилей. Это и не удивительно: устройство позволяет существенно повысить общую мощность автомобильного двигателя, сохранив при этом стоимость транспортного средства почти неизменной.

Двигатели, оснащенные турбокомпрессором, принято называть турбопоршневыми. А система подачи воздуха в цилиндры с помощью устройства называется турбонаддув.

для автомобиля

Устройство турбокомпрессора

устройство турбиныКонструкция состоит из следующих элементов:

Похожие статьи

  • Корпус. Представляет собой стальной короб, в который монтируют все остальные детали. Изготавливается из термостойких материалов (обычно стали), так как через компрессор проходят раскаленные отработавшие газы.
  • Колесо турбины. Представляет собой колесо с лопастями, зафиксированное на вале. Когда через лопасти проходят выхлопные газы, колесо начинает вращаться. Также изготавливается из термостойких сплавов.
  • Компрессионное колесо. Выполняет функцию, противоположную турбинному – нагнетает воздух в цилиндры. Закреплено на противоположном конце вала. Поскольку в области компрессионного колеса температура близка к нормальной, чаще всего его изготавливают из алюминиевого сплава. Это позволяет предотвратить потери энергии во время вращения. Обычно со стороны компрессионного колеса имеется отверстие, через которое и происходит забор атмосферного воздуха. Однако на некоторых моделях транспортных средств эта часть приспособления присоединена к воздухофильтру. Это помогает избежать попадания внутрь цилиндров пыли и других загрязнений, которые могу негативно отразиться на их работе.
  • Вал. Проходит через весь корпус приспособления. Представляет собой ось, которая соединяет турбинное и компрессионное колеса. Обеспечивает передачу вращения от одной детали к другой.
  • Подшипники. Обеспечивают свободное вращение вала внутри корпуса.
  • Клапан. Представляет собой клапан, который регулирует количество поступающих на вал турбины выхлопных газов. Чем оно выше, тем больше объем воздуха, поступающего в цилиндры. Положение клапана регулируется блоком управления на основе показаний датчиков, что не требует участия водителя в работе устройства.

Оба колеса и вал составляют единый узел – ротор турбинного компрессора. Это обусловлено тем, что они жестко связаны воедино.

турбина под капотом

Компрессор обычно располагается в непосредственной близости от цилиндроблока. Это обеспечивает максимально короткий путь отработавших газов до устройства. Благодаря этому они теряют минимум своей энергии и обеспечивают наиболее эффективное вращение крыльчатки.

регистратор автомобильный

Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы приспособления выглядит следующим образом:

  • отработавшие газы из выпускных клапанов по специальному патрубку направляют в часть корпуса устройства, в которой расположено колесо турбины;
  • под воздействием газов колесо начинает вращаться и приводит в движение вал, который расположен в продольной оси корпуса;
  • вал, в свою очередь, приводит в движение компрессионное колесо;
  • компрессионное колесо непосредственно из атмосферы или через воздушный фильтр забирает воздух и нагнетает его во впускные клапаны;
  • в результате в цилиндрах формируется более высокое давление и образуется более высокая концентрация кислорода.

При этом поступление отработавших газов на колесо регулируется впускным клапаном. Положение его заслонки определяет ЭБУ. Это делается на основе показаний различных датчиков. Чем большая мощность необходима в конкретных условиях передвижения транспортного средства, тем шире открывается заслонка. Действует и обратное правило – при избыточной мощность просвет клапана уменьшается, и работа турбокомпрессора делается менее интенсивной.

навигатор для автомобиля

Виды турбин

виды турбинТурбины бывают нескольких видов.

  • Традиционный. Наиболее простой тип турбокомпрессора. Его устройство и принцип действия описаны выше.
  • С изменяемой геометрией. В этой разновидности устройства регулировка объема поступающих на турбинное колесо отработавших газов осуществляется не за счет впускного клапана, а за счет изменения положения лопастей колеса. Таким образом, удается максимально точно согласовать нагнетание воздуха в цилиндры и количество оборотов. Чаще всего подобная конструкция используется на дизельных моторах. Однако ее применяют и на бензиновых (обычно на гоночных автомобилях).
  • Раздельный (также его называют twin-scroll). Отличительная особенность этой разновидности турбины заключается в том, что на крыльчатку отработавшие газы поступают сразу несколькими путями. Обычно для этого используется пара трубок (по 2 на каждую пару цилиндров). Одна из них предназначена для быстрого реагирования прибора, а вторая – для постоянного поддержания мощности двигателя на достаточном уровне.
  • Электрический. В отличие от всех остальных разновидностей турбокомпрессоров, электрический работает на за счет выхлопных газов, а от электродвигателя. Он, в свою очередь, запитывается от бортовой электросети транспортного средства. Подобная конструкция позволяет максимально эффективно регулировать нагнетание воздуха в цилиндры – ведь теперь оно не зависит от давления отработавших газов. Чаще всего сегодня электрокомпрессоры устанавливают на гибридные авто.
  • Гибридные. Отличается тем, что представляют собой смесь традиционного и электрического компрессора. Основную часть воздушного потока генерирует именно турбина. Однако если его недостаточно, начинает работать электрический нагнетатель и помогает турбокомпрессору. В результате удается добиться максимально стабильной работы приспособления.
  • Механический. Строго говоря, этот тип нагнетателя не является турбинным, хотя и выполняет ту же самую функцию. Он работает не за счет выхлопных газов, а за счет энергии двигателя. Она передается с карданного вала посредством приводного ремня. Главный недостаток устройств, созданных по этой схеме, заключается в том, что они отнимают часть полезной энергии у мотора и в целом менее эффективны, чем турбины.

Неисправности и ремонт турбокомпрессоров

«Симптомами», которые могут говорить о неисправности прибора, могут быть следующие проявления:

  • существенное снижение мощности двигателя машины;
  • падение скорости;
  • появление черного или синего дыма из выхлопной трубы;
  • шум при работе мотора.

Среди наиболее распространенных неисправностей можно выделить следующие.

  • Утечка воздуха или отработавших газов. Может происходить как из корпуса прибора, так и из патрубков. Приводит к недостаточной силе нагнетания воздуха в цилиндры и потере мощности. Проблема решается заменой прокладок или прибора целиком.
  • Засорение или поломка клапана. Вызывает недостаточную подачу воздуха и потерю мощности мотора. Проблему решают путем чистки клапана или его замены.
  • Утечка масла в турбину. Смазка компрессора осуществляется за счет общей системы смазки двигателя. Если масло начнет попадать в корпус приспособления, то начнет сгорать в цилиндрах. Это приводит к снижению КПД двигателя и появлению синего дыма. Проблему решают путем устранения неисправности системы смазки.
  • Нарушение вращения ротора. Вследствие ослабления креплений или поломки подшипников может нарушиться свободных ход вала, из-за чего эффективность прибора также упадет. Проблему решают путем подтяжки всех крепления или замены подшипников.

Также следует иметь в виду, что поломка может произойти из-за физического износа устройства, который происходит по окончании срока службы. Он в среднем составляет 150 – 200 тысяч километров пробега.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Pinterest

Турбокомпрессор это простой, но главный механизм системы турбонаддува

Друзья, мы живём в век турбомоторов, и это бесспорный факт. «Атмосферники» на сегодняшний день стали историей, уступив место под солнцем маленьким, но мощным форсированным двигателям, и турбокомпрессор это тот ключевой элемент, благодаря которому их существование стало возможным. Ещё вчера они были экзотикой, а сегодня… Одним словом, особенности модных силовых агрегатов знать просто необходимо, ведь Вы хотите идти в ногу со временем?

Изобретение, опередившее время

На первый взгляд, может создаться впечатление, что турбокомпрессор это изобретение молодое, но оказывается его история уходит корнями в ХIХ век.

На заре автомобилестроения инженеры уже поняли, что повысить мощность двигателя можно за счёт увеличения объёма воздуха, поступающего в его камеры сгорания. Работы в этом направлении велись достаточно активные, и в 1911 году на систему наддува даже был выдан патент.

Но данная дата не стала отправной точкой для турбин в автомобилестроении, эти механизмы в силу своей технологической сложности стали использоваться в первую очередь в кораблестроении и авиации.

Нужно сказать, что компрессоры и по сей день незаменимы в тяжёлом машиностроении, для примера приведём турбокомпрессор тк 34, используемый в железнодорожных локомотивах.

Турбокомпрессор

Некоторые компании заложили основы своего успеха в те годы. Фирма garrett, турбокомпрессоры которой известны во всём мире, начинали именно с самолётов.

До массового производства для наших четырёхколёсных друзей эти устройства добрались лишь в 60-х  годах, и их дебют стал не самым успешным. Первыми рискнули попробовать турбокомпрессоры на серийных авто американцы, но появление системы на бензиновых моторах оказалось неудачным – двигатели быстро выходили из строя.

Прошёл ещё десяток лет, прежде чем турбины вновь появились на горизонте. В этот раз технология выстрелила — Mercedes-Benz 300SD 1978 года получил турбодизель, который оказался настолько хорош, что, по сути, дал старт турбоэре в массовом автомобилестроении.

Mercedes-Benz 300SD

Компрессор: сложности внедрения

Чтобы понять, почему форсированные двигатели более полувека были экзотикой для гражданских машин, нужно вникнуть в принцип работы турбокомпрессора.

Работа турбокомпрессора

Работа классической турбины, именуемой также турбонагнетателем или газотурбинным нагнетателем, основана на использовании энергии выхлопных газов. С одной стороны всё гениально – продукт сгорания топливно-воздушной смеси, не пропадает зря, под его давлением раскручиваются лопасти крыльчатки, которая осью связана с другой такой же. Она, вращаясь, нагнетает чистый забортный воздух в цилиндры мотора.

Но тут кроется проблема. Дело в том, что температура выхлопа бензиновых двигателей может достигать 1000 градусов, и создать надёжный механизм, постоянно функционирующий в таких экстремальных условиях очень сложно.

У дизелей ситуация проще – температура в их случае колеблется в пределах 500-600 градусов, поэтому первые успешные экземпляры турбонаддува для массового потребителя реализовали именно на этих типах двигателей.

Что в середине?

На самом деле турбокомпрессор это не такой простой механизм, как может показаться, хотя и замысловатым его тоже не назовёшь. Давайте более детально рассмотрим устройство турбокомпрессора. Среднестатистический агрегат состоит из таких основных элементов:

  • турбина;
  • центробежный компрессор;
  • вал;
  • перепускной клапан;
  • корпус.

Компрессор в разрезе

Алгоритм работы таков. Выхлопные газ, вырвавшись и выпускной системы двигателя, по каналам, имеющимся в корпусе компрессора, попадают к турбине, раскручивая её. Обороты механизма могут достигать невероятных значений – до 250 000 в минуту.

Турбина, в свою очередь, через вал передаёт вращение в другую часть корпуса, где находится центробежный компрессор. Он то и нагнетает воздух, засасывающийся по своим каналам, во впускную систему мотора.

В качестве регулирующего элемента выступает перепускной клапан – он управляет давлением наддува и находится под контролем системы управления двигателем.

Минусы турбонаддува

Турбокомпрессор это механизм, делающий двигатели внутреннего сгорания мощнее, но за все преимущества приходится платить, и у него имеются свои недостатки. Основной – турбояма. Данное явление характерно тем, что при резком увеличении оборотов мотора, турбина не может так же быстро раскрутится, из-за чего возникает некоторая задержка роста мощности.

Конструкторы давно борются с этой проблемой. Среди наиболее эффективных методов можно выделить турбину с изменяемой геометрией, применение лёгких материалов и специальных подшипников, снижающих трение.

На этом, уважаемые читатели, разрешите закончить сегодняшнюю статью. Подписывайтесь на рассылку, и в скором времени Вы станете настоящими экспертами автодела!

 

принцип работы, конструкция, особенности турбокомпрессора

Турбокомпрессор – это механизм, который используют в автомобилях. С его помощью удается улучшить работу двигателя, повысить его мощность и при этом сохранить габаритные размеры агрегата, расход топлива.

Конструкция

Устройство компрессора имеет довольно сложную, но в то же время весьма понятную конструкцию. В нее входят такие элементы, как:

  1. Корпус. Его выполняют преимущественно из материалов, способных пережить высокие температуры. Обычно в качестве такого материала выступает сталь. Выполняется корпус в форме улитки, у которой есть два разнонаправленных патрубка.
  2. Турбинное колесо. Способствует переводу энергии выхлопных газов в энергию вращения вала. Крепится непосредственно на вал. Для изготовления колеса используют железно-никелевый сплав.
  3. Компрессорное колесо. Способствует нагнетанию воздуха в цилиндры, полученного из прокрученных через турбинное колесо выхлопных газов. Материал для изготовления этой детали – алюминий. Плюсом выбора алюминия является снижение потерь энергии.
  4. Вал турбины. Элемент предназначен для соединения турбинного и компрессорного колес.
  5. Подшипники. Также их иногда называют шарикоподшипниками ввиду того, что они обеспечивают шарнирное крепление вала в корпусе. Конструкция может содержать от одного до двух подшипников.
  6. Перепускной клапан. Отвечает за количество поступающего газа, перенаправляя его и воздействуя таким образом на турбинное колесо. Клапан дополнительно оснащен пневматическим приводом.

Одновременная работа всех элементов делает двигатель эффективным.

Принцип работы

Действие компрессора основано на выполнении элементами следующих этапов:

  1. Лопатки турбинного колеса принимают выхлопные газы.
  2. Колесо начинает вращаться, постепенно увеличивая скорость оборотов. При необходимости колесо может разогнаться до 250 000 оборотов в минуту.
  3. Через турбинное колесо разогнавшиеся газы переходят в пусковой клапан.
  4. Сжатый воздух попадает на компрессионное колесо, которое равномерным движением перенаправляет его во впускное отверстие внутрь цилиндра двигателя.

С помощью перечисленных выше действий двигатель начинает активно работать, заставляя автомобиль трогаться с места.

Особенности эксплуатации турбин

Если сравнивать действие турбокомпрессора со стандартным нагнетателем воздуха, который работает исключительно от привода коленчатого вала, главными достоинствами первого будут:

  • повторное использование энергии выхлопных газов;
  • небольшая цена;
  • экономия энергии.

Устройство турбины компрессора практически одинаковое как в случае использования на дизельных, так и на бензиновых моторах. Однако предпочтение все же отдают компрессорам для дизельных агрегатов.

Особенность турбокомпрессора заключается в режиме действия. Для бензиновых двигателей устройства выполняют из жаропрочных материалов из-за высокой температуры отработавших газов, которая способна достичь 1000°. У дизеля температура газов меньше, поэтому и материалы в турбокомпрессоре используют менее жаропрочные.

Дополнительные элементы системы

Стоит отдельно рассмотреть несколько дополнительных элементов. Они тоже входят в конструкцию компрессоров и регулируют определенные процессы.

Клапан Blow-off

Блоу-офф клапан по-другому еще называют перепускным. Установка этого клапана осуществляется в воздушной системе, обычно между дизельной заслонкой и выходным отверстием компрессора. Цель клапана — устранение аварийных ситуаций при работе агрегата. Например, в процессе эксплуатации агрегат может перейти в нежелательный режим surge, если вовремя это не остановить.

Данный режим возникает из-за высокой скорости воздушного потока. В этом случае компрессор старается перекрыть дроссель и хочет сделать это как можно резче. Объясняется возникновение режима тем, что скорость воздушного потока вследствие выхода газов и сам расход воздуха начинают резко снижаться. Турбина же, ввиду силы инерции продолжает быстрое вращение.

Если не уменьшить вращения, последствия могут быть печальными. Один из признаков подобного скачка воздуха – неприятный звук, который прорывается через компрессор. Дальнейшее игнорирование проблемы приведет к поломке подшипников турбины, которые вынуждены принимать большие нагрузки из-за возникших скачков.

Блоу-офф клапан следит за величиной давления внутри коллектора и включается в работу, если оно начинает сильно скакать. Обеспечивает работоспособность клапана установленная внутри пружина, с помощью которой удается предотвратить изменение положения дросселя и наладить работу компрессора.

Если же клапан не успел, и дроссель закрылся, то блоу-офф начинает стравливание в атмосферу избытка давления. Благодаря подобной работе удается снизить риск аварии и уберечь турбокомпрессор от больших нагрузок, способных вызвать его поломку.

Клапан Wastegate

Механический клапан Wastegate устанавливают на турбине или на конструкции выпускного коллетора. Основная задача этой детали заключается в регулировании уровня давления, которое постепенно нарастает внутри компрессора.

Конструкции некоторых дизельных двигателей не содержат вейстгейт, а вот в случае бензиновых агрегатов наличие подобного клапана – обязательное требование для его надежной эксплуатации.

Благодаря работе вейстгейта удается обеспечить беспроблемный и беспрепятственный выход для выхлопных газов из системы. При этом отработавшие газы обходят работающую турбину. С помощью подобного распределения газов осуществляется контроль за нужны количеством энергии.

Подобная предусмотрительность позволяет организовать эффективное управление давлением наддува внутри компрессора. Осуществление контроля обеспечивается за счет встроенной пружины, которая создает противодавление. Именно эта конструкция контролирует обходной поток отработавших газов.

Клапан по виду может быть:

  1. Встроенным. Конструкция подразумевает наличие заслонки, которая встраивается в хаузинг. Хаузинг также называют «улиткой» основной турбины агрегата. Также этот элемент содержит пневматический актуатор.
  2. Внешний. Гейт такого типа представляет стандартный клапан, устанавливаемый на выпускной коллектор. У этого клапана есть преимущество, которое делает его более востребованным нежели встроенный. При необходимости клапан позволяет вернуть сброшенных обходной поток. В случае спортивных автомобилей сброс клапан сбрасывает газы прямо в атмосферу, предотвращая их попадание внутрь турбины.

Оба дополнительных элемента способствуют равномерной работе автомобильного турбокомпрессора и предотвращают возникновение неприятных ситуаций, способных повлечь за собой различные аварии.

Плюсы и минусы

У турбокомпрессора, как и у любого устройства, имеются свои плюсы и минусы в работе. Для начала стоит озвучить достоинства агрегата, и среди них внимание можно уделить следующи:

  1. Турбокомпрессор считается востребованным агрегатом ввиду возможности увеличения мощности двигателя на 35-40%.
  2. Агрегат не способен навредить двигателю и его работе. Любые поломки мотора, а также выход его из строя никак не связан с воздействием на него агрегата, который отвечает за мощность.
  3. Двигатель, оборудованный компрессором, выбрасывают в атмосферу меньшее количество выхлопов. Объясняется это тем, что турбокомпрессор использует энергию отработавших газов повторно, в связи с чем уменьшается их количество на окончательном выходе из двигателя.
  4. Позволяет уменьшить расход топлива на 5-20%. Подобная характеристика также позволяет увеличить КПД и сделать работу мотора эффективнее.

Также к плюсам можно отнести то, что двигатели, оборудованные турбокомпрессором, лучше работают на высокогорных дорогах, практически не теряя мощность. Наконец, устройство заглушает шум от работы системы выпуска.

Минусы конструкции в:

  • увеличении стоимости обслуживания автомобиля;
  • необходимость в использовании специального моторного масла;
  • постоянной проверке качества топлива и его замене.

Еще один минус в необходимости проработки двигателя на холостых оборотах перед поездкой.

Несмотря на недостатки, турбокомпрессор все же стоит использоваться в автомобилях ввиду перечисленных выше достоинств. Данный агрегат способен заметно улучшить работу двигателя и сделать поездку на автомобиле более комфортной.

Турбокомпрессор — это… Что такое Турбокомпрессор?

Турбокомпрессор или газотурбинный нагнетатель — центробежный или осевой компрессор, работающий в паре с турбиной.[1] Являются основным конструктивным элементом газотурбинных двигателей.[2]

Газотурбинные двигатели

Схема двигателя с турбовентилятором.
1 — Вентилятор.
2 — Компрессор низкого давления.
3 — Компрессор высокого давления.
4 — Камера сгорания.
5 — Турбина высокого давления.
6 — Турбина низкого давления.
7 — Сопло.
8 — Вал ротора высокого давления.
9 — Вал ротора низкого давления.

Основной агрегат, состоящий из центробежного или осевого компрессора и газовой турбины для его привода, установленных на одном валу, называется турбокомпрессором. Основным назначением турбокомпрессора является повышения давления рабочего тела газотурбинного двигателя за счет его нагнетания компрессором, который получает мощность от турбины. Турбокомпрессор в совокупности с камерой сгорания, расположенной между турбиной и компрессором, называется газогенератором. Турбокомпрессор низкого давления турбореактивного двигателя (ТРДД), состоящий из компрессора низкого давления (вентилятора) и турбины, иногда называют турбовентилятором.[2][3]

Автомобильные

Разрез автомобильного турбокомпрессора

В автомобилях турбокомпрессор, используется для нагнетания воздуха или топливовоздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания за счет энергии выхлопных газов для повышения его характеристик.

Для двигателей малой мощности[источник не указан 402 дня] применяют турбокомпрессоры с центростремительной турбиной, а на двигателях большой мощности[источник не указан 402 дня] (тракторные, тепловозные, судовые) — с осевой турбиной.[источник не указан 402 дня] Компрессор всегда центробежный,[источник не указан 402 дня] так как осевой компрессор имеет более сложную конструкцию и склонность к помпажу. Наименьшие размеры имеют турбокомпрессоры для двигателей легковых автомобилей — диаметр их колес порядка 50 мм. Наибольшие размеры у судовых турбокомпрессоров — диаметр колес — до 1,2 м.

Примечания

См. также

Ссылки

Турбины и механизмы с турбинами в составе

 

Простая английская Википедия, свободная энциклопедия
Вид в разрезе турбонагнетателя на воздушной фольге с подшипником

Турбокомпрессор или turbo — это газовый компрессор. Он используется для нагнетания воздуха в двигатель внутреннего сгорания. Турбокомпрессор является формой принудительной индукции. Это увеличивает количество воздуха, поступающего в двигатель, чтобы создать больше мощности. Турбокомпрессор имеет компрессор с питанием от турбины. Турбина приводится в движение выхлопными газами двигателя.Он не использует прямой механический привод. Это помогает повысить производительность турбокомпрессора.

Ранние производители турбонагнетателей называли их «турбонагнетателями». Нагнетатель — это воздушный компрессор, используемый для нагнетания воздуха в двигатель. Они думали, что, добавив турбину для вращения нагнетателя, получится «турбонагнетатель». Термин вскоре был сокращен до «турбокомпрессор». Теперь это может создать некоторую путаницу. Термин «с турбонаддувом» иногда используется для обозначения двигателя, в котором используется как нагнетатель с коленчатым валом, так и турбонагнетатель с вытяжкой.Это также называется двойной зарядкой.

Некоторые компании, такие как Teledyne Continental Motors, все еще используют термин турбокомпрессор для обозначения своих турбокомпрессоров.

Двигатель создает энергию, сжигая смесь воздуха и топлива. Воздух и топливо помещаются в цилиндры для сжигания. Когда они горят, они толкают поршень вниз. Поршень поворачивает коленчатый вал и создает мощность. Для автомобильных двигателей это измеряется лошадиных сил .

Безнаддувные (безнаддувные) двигатели [изменить | изменить источник]

Двигатель, который не использует турбонагнетатель или нагнетатель, называется безнаддувным или безнаддувным двигателем .Обычно, когда указаны технические характеристики двигателя, это делается только в том случае, если в двигателе используется турбонагнетатель или нагнетатель. Большинство автомобильных двигателей без наддува. Мощность, которую они могут создать, ограничена количеством воздуха, которое поршни могут втянуть в цилиндры.

Двигатели с турбонаддувом [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессор — это небольшой насос вентилятора, который вращается вокруг вала. Насос приводится в действие давлением отработавших газов. Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора.Они оба установлены на одном валу. Турбина является тепловым двигателем. Он преобразует тепло выхлопных газов и давление в вращение. Это вращение используется для поворота компрессора. Компрессор втягивает воздух в воздух. Это сжимает или сжимает воздух. Затем он отправляет воздух в двигатель. Поскольку давление воздуха было увеличено, в цилиндры может попасть больше воздуха и топлива. Это иногда называют , давление наддува . Чем больше топлива нужно сжечь, тем больше мощность может вырабатывать двигатель. Это увеличивает лошадиных сил двигателя.

Повреждение двигателя [изменить | изменить источник]

Двигатель может быть поврежден, если давление воздуха в цилиндрах становится слишком высоким. Если в турбину направлено слишком много выхлопных газов, компрессор может создать слишком большое давление. Чтобы этого не произошло, используется стробирующая заслонка . Ворота будут ограничивать количество выхлопных газов, отправляемых в турбину.

Турбокомпрессор был изобретен швейцарским инженером Альфредом Бучи. Его патент был подан в 1905 году. [1] Дизельные суда и локомотивы с турбокомпрессорами начали появляться в 1920-х годах.

Авиация [изменить | изменить источник]

Во время Первой мировой войны французский инженер Огюст Рэйто установил турбокомпрессоры для двигателей Renault, приводящих в движение различные французские истребители с некоторым успехом. [2]

В 1918 году инженер General Electric Сэнфорд Мосс подключил турбокомпрессор к двигателю Liberty . Двигатель был испытан на Пайкс-Пик в Колорадо на 14000 футов (4300 м). Тест должен был показать, что турбонагнетатель может добавить потери мощности самолетов на большой высоте.Двигатели внутреннего сгорания теряют мощность, потому что на большой высоте давление наружного воздуха низкое. Меньше воздуха и топлива можно втянуть в двигатель. [2]

Турбокомпрессоры

были впервые использованы в производстве авиационных двигателей в 1930-х годах.

Производство автомобилей [изменить | изменить источник]

Двигатель Chevrolet Corvair с турбонаддувом. Турбина, расположенная вверху справа, подает сжатый воздух в двигатель через хромированную Т-образную трубку, охватывающую двигатель.

Первый дизельный грузовик с турбонаддувом был построен швейцарским машиностроительным заводом Saurer в 1938 году. [3] Первые серийные автомобильные двигатели с турбонаддувом были выпущены компанией General Motors в 1962 году. Oldsmobile Cutlass Jetfire был оснащен турбонагнетателем Garrett AiResearch и Chevrolet Corvair Monza Spyder с турбонагнетателем TRW. [4] [5] [6]

В 1974 году на Парижском автосалоне Porsche представил 911 Turbo. Это было в разгар нефтяного кризиса. 911Turbo был первым серийным спортивным автомобилем с турбонагнетателем и регулятором давления.Регулятор давления был перепускным воротом. [7] Первыми серийными автомобилями с турбонаддувом были Mercedes 300SD с турбокомпрессором Garrett и Peugeot 604. Оба были представлены в 1978 году. Сегодня большинство автомобильных дизелей с турбонаддувом.

Гоночные автомобили [изменить | изменить источник]

Первый успешный гоночный двигатель с турбонаддувом, по-видимому, был в 1952 году. Фред Агабашян в дизельном двигателе Cummins Special получил право на поул в Индианаполисе 500.Он вел за 175 миль (282 км). Тогда турбо было повреждено обломками шин. Двигатели Оффенхаузера с турбонаддувом впервые появились в Индианаполисе в 1966 году. Их первая победа состоялась в 1968 году с использованием турбокомпрессора Garrett AiResearch. Автомобили с турбонаддувом доминировали на 24 часах Ле-Мана с 1976 по 1988 год, а затем с 2000 по 2007 год.

У «Формулы-1»

была «Турбо-эра» с 1977 по 1989 год. Двигатели мощностью 1500 куб. См могли производить до 1500 л.с. (1119 кВт). В 1977 году Renault первым использовал двигатели с турбонаддувом F1.Производительность компенсируется высокой стоимостью. Другие производители двигателей начали строить турбины. Двигатели с турбонаддувом взяли на себя поле F1. Они закончили эпоху Ford Cosworth DFV в середине 1980-х годов. FIA решила, что турбокомпрессоры делают спорт слишком опасным и дорогим. В 1987 году FIA решила ограничить максимальный наддув турбин. В 1989 году турбокомпрессоры были полностью запрещены.

World Rally Car давно предпочитают двигатели с турбонаддувом. Они предлагают очень высокое соотношение мощности к весу.Турбогенератор начал подниматься до уровня автомобилей F1. FIA не запрещала турбо. Они ограничивают турбо-мощность, ограничивая диаметр входного отверстия.

Параллель [изменить | изменить источник]

В некоторых двигателях используются два турбонагнетателя. Они оба будут одинакового размера. Они, как правило, меньше, чем используются на двигателях с одним турбокомпрессором. Они часто используются на двигателях V-типа, таких как V6 и V8. Каждая турбина приводится в действие отдельной выхлопной трубой от двигателя. Поскольку они меньше, они быстрее достигают оптимального уровня.Эта установка турбины обычно называется параллельной системой с двумя турбинами. Первым серийным автомобилем с параллельными двойными турбокомпрессорами был Maserati Biturbo начала 1980-х годов.

Последовательный [изменить | изменить источник]

Некоторые производители автомобилей избегают турбо-задержки (ниже), используя две маленькие турбины. Нормальная настройка — постоянно работать с одним турбо. Секундное турбо начнет работать только на более высоких оборотах. Поскольку турбины меньше, у них не так много турбо-лагов. Второе турбо сможет разогнаться до того, как это потребуется.Эта установка обычно называется последовательным твин-турбо. Porsche впервые применил эту технологию в 1985 году в Porsche 959.

Дизель [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессор

очень распространен на дизельных двигателях автомобилей, грузовиков, локомотивов, кораблей и тяжелой техники. Дизели особенно подходят для турбокомпрессоров по нескольким причинам:

  • Турбонаддув может значительно улучшить мощность двигателя и соотношение мощности к весу.
  • Грузовые и промышленные дизельные двигатели обычно работают на максимальной скорости.Это уменьшает проблемы с турбо запаздыванием.
  • дизельных двигателей не имеют детонации. Дизельное топливо впрыскивается в конце такта сжатия и воспламеняется от тепла сжатия. Дизельные двигатели могут использовать намного более высокое давление наддува, чем бензиновые двигатели.

Мотоцикл [изменить | изменить источник]

Использование турбонагнетателей для повышения производительности было очень привлекательным для японских строителей в 1980-х годах. Первым примером мотоцикла с турбонаддувом является Kawasaki Z1R TC 1978 года.Он использовал турбо-комплект Rayjay ATP для создания наддува 0,35 бар (5 фунтов). Это повысило мощность с 90 л.с. (67 кВт) до 105 л.с. (78 кВт). Это было только немного быстрее, чем стандартная модель. Несколько других мотоциклов были построены с турбинами. Турбо приложения для мотоциклов повысили свою цену. Небольшой прирост производительности не стоил дополнительных затрат. С середины 1980-х годов ни один производитель не производил мотоциклы с турбонаддувом.

Самолеты [изменить | изменить источник]

Естественное использование турбокомпрессора с авиационными двигателями.Когда самолет поднимается на большую высоту, давление окружающего воздуха быстро уменьшается. Турбокомпрессор решает эту проблему, сжимая воздух до более высоких давлений.

Сжатие воздуха повышает его температуру. Это вызывает несколько проблем. Повышенные температуры могут привести к детонации двигателя из-за повышенной температуры головки цилиндров. Горячий воздух не может сжечь столько топлива, сколько холодный воздух. Это уменьшит выработанную мощность.

Распространенным методом борьбы с горячим воздухом является его охлаждение.Наиболее распространенным способом является использование промежуточного или дополнительного охладителя. Эти кулеры снижают температуру воздуха перед его поступлением в двигатель.

Современные самолеты с турбонаддувом обычно не нуждаются в охлаждении поступающего воздуха. Их турбокомпрессоры, как правило, маленькие, а создаваемое давление не очень высокое. Таким образом, температура воздуха не сильно повышается.

Чтобы запустить нагнетатель, ему нужно отнять мощность двигателя. Мощность, которую он добавляет, больше, чем сила, которую он использует.Турбокомпрессор использует выхлопные газы. Это тепловая энергия, которая будет потрачена впустую.

Надежность [изменить | изменить источник]

Турбокомпрессоры

могут быть повреждены грязным или плохим маслом. Большинство производителей рекомендуют более частые замены масла для двигателей с турбонаддувом. Турбокомпрессор нагревается при работе. Многие рекомендуют дать двигателю поработать на холостом ходу несколько минут, прежде чем выключать двигатель. Это дает турбо время остыть. Это увеличит срок службы турбо.

Turbo Lag [изменить | изменить источник]

Время, необходимое для создания необходимого давления в турборежиме, называется турбо-запаздыванием .Это замечено как колебание в ответе двигателя. Это вызвано тем, что выхлопной системе требуется время, чтобы ускорить турбину. Компрессор с прямым приводом в нагнетателе не имеет этой проблемы.

Лаг можно уменьшить, используя более легкие детали. Это позволяет турбине запускаться быстрее. Другие механические изменения могут уменьшить турбозагрузку, но при увеличении стоимости.

,
Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 6 января 2020 г.

Нет такого понятия, как совершенное изобретение: мы всегда можем сделать что-то лучше, дешевле, более эффективный или более экологичный. Возьми внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приведенный в действие жидкостью может швырнуть Вас по шоссе или ускорить Вас через небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать.Но это всегда можно построить двигатель, который будет двигаться быстрее, дальше или использовать меньше топлива. Одним из способов усовершенствования двигателя является использование турбокомпрессора -а. пара вентиляторов, которые используют отработанную выхлопную мощность в задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух впереди, доставляя больше «ооо», чем вы в противном случае получить. Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотрись!

Фото: типичный автомобильный турбонагнетатель использует пару вентиляторов в форме улитки, как это.Здесь вы видите Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делькора любезно предоставлено ВМС США.

Что такое турбокомпрессор?

Фото: два вида безмасляного турбонагнетателя, разработанного НАСА. Фото предоставлено Исследовательский центр Гленна НАСА (NASA-GRC).

Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проносятся машины с дымящимися выхлопными газами? Очевидно, что выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше Очевидно, что они тратят энергию в то же время.Выхлоп есть смесь горячих газов, откачивающихся со скоростью и всей энергии содержит — тепло и движение (кинетическая энергия) — исчезают бесполезно в атмосферу. Не было бы аккуратно, если бы двигатель Можно ли использовать эту затраченную энергию для ускорения движения машины? Это именно то, что делает турбокомпрессор.

Автомобильные двигатели получают мощность, сжигая топливо в прочных металлических банках, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, поворачивая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля.Когда поршень возвращается назад, он откачивает отработанный воздух и топливная смесь из цилиндра в качестве выхлопа. Количество силы автомобиль может производить напрямую связан с тем, насколько быстро он сжигает топливо. Чем больше у вас баллонов и чем они больше, тем больше топлива автомобиль может гореть каждую секунду и (теоретически, по крайней мере) быстрее можешь идти.

Один из способов сделать машину быстрее, это добавить больше цилиндров. Вот почему супер-быстрые спортивные автомобили как правило, имеют четыре и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычной семейной машине.Другой вариант заключается в использовании турбокомпрессор, который каждую секунду нагнетает больше воздуха в цилиндры, они могут сжигать топливо с большей скоростью. Турбокомпрессор простой, относительно дешевый, дополнительный немного комплекта, который может получить больше мощности от того же двигателя!

Как работает турбокомпрессор?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбокомпрессора автомобиля. реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выбрасывает горячий воздух из спины.Так как горячий воздух уходит, он ревет мимо турбины (немного похоже на очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который выталкивает воздух в двигатель заставить топливо гореть правильно. Турбокомпрессор на автомобиль наносит очень принцип, аналогичный поршневому двигателю. Он использует выхлопные газы для водить турбину. Это раскручивает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждый второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (что это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»).Нагнетатель (или «нагнетатель с механическим приводом», чтобы дать ему полное название) очень похож на турбонагнетатель, но вместо того, чтобы приводиться в движение выхлопными газами с помощью турбины, он питается от вращающегося коленчатого вала автомобиля. Как правило, это недостаток: если турбонагнетатель работает от ненужной энергии в выхлопе, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника питания автомобиля (коленчатого вала), что, как правило, бесполезно.

Фото: сущность турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу.Когда один поворачивается, другой поворачивается тоже. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как работает турбонаддув на практике? Турбокомпрессор — фактически два маленьких воздушных вентилятора (также названный рабочими колесами или газовые насосы) сидят на одном металлическом валу так, что оба вращаются вокруг все вместе. Один из этих вентиляторов, называемый турбиной , находится в поток выхлопных газов из цилиндров. Как цилиндры дуют горячий газ мимо лопасти вентилятора, они вращаются и вал, к которому они подключены (технически называется вращающийся узел центральной ступицы или CHRA) вращается также.Второй вентилятор называется компрессором и, поскольку он сидит на одном валу с турбиной, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому при вращении он притягивает воздух в машину и выталкивает его в цилиндры.

Теперь здесь есть небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы делаете его горячее (вот почему велосипедный насос прогревается, когда вы начинаете накачивать шины). Hotter воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше помогает сжигать топливо, поэтому было бы гораздо лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, охлаждался до его поступления цилиндры.Чтобы охладить его, выход компрессора проходит через теплообменник, который удаляет дополнительный нагрев и каналы его в другом месте.

Как работает турбокомпрессор — более пристальный взгляд

Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который направляет воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вот как это все работает:

  1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
  2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
  3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и снова выдувает его.
  4. Горячий сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
  5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре с большей скоростью.
  6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он вырабатывает энергию быстрее и может передавать больше энергии колесам через поршень, валы и шестерни.
  7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выпускное отверстие.
  8. Горячие выхлопные газы, проходящие мимо вентилятора турбины, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
  9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (показана здесь бледно-оранжевой линией). Таким образом, когда турбина вращается, компрессор тоже вращается.
  10. Выхлопные газы покидают автомобиль, тратя меньше энергии, чем в противном случае

На практике компоненты могут быть подключены примерно так.Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через воздухозаборник, приводя в действие компрессор (синяя слева), который забирает чистый наружный воздух и закачивает его в двигатель. Эта конкретная конструкция оснащена электрической системой охлаждения (зеленого цвета) между турбиной и компрессором.

Artwork: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США №7946118: охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением, выполненного Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выданным 24 мая 2011 года.Произведение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Откуда берется дополнительная сила?

Турбокомпрессоры дают автомобилю большую мощность, но эта дополнительная мощность не поступают непосредственно из отработанного выхлопного газа — и это иногда смущает людей. С турбокомпрессором, мы используем часть энергии в выхлопе для привода компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо, где автомобиль имеет дополнительную мощность происходит от. Все выхлопные газы питают турбокомпрессор и, потому что турбокомпрессор не связан с коленчатым валом или колесами автомобиля, это не непосредственно , добавляя к движущей силе автомобиля любым способом.Это просто позволяет Тот же двигатель для сжигания топлива с большей скоростью, что делает его более мощным.

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Если турбокомпрессор даст двигателю большую мощность, больший и лучший турбокомпрессор даст это еще большая сила. Теоретически, вы можете продолжать улучшать турбокомпрессор сделать ваш двигатель все более и более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры очень большие, и они могут сжечь столько топлива. Там только столько воздуха, что вы можете нагнетать в них через впуск определенного размера, и только столько выхлопных газов, которые вы можете выбросить, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для управления турбонагнетателем.Другими словами, в игру вступают другие ограничивающие факторы, которые вы должны принять во внимание. счет также; Вы не можете просто турбировать свой путь в бесконечность!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и на более или менее любых тип транспортного средства (автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получаете больше мощности для двигателя одинакового размера (каждый такт поршня в каждом цилиндре вырабатывает больше энергии, чем в противном случае).Однако, чем больше мощность, тем больше энергии вырабатывается в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вы должны также вкладывать больше энергии, поэтому вы должны сжигать соответственно больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем двигатель без него. Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, намного меньше и легче, чем двигатель, вырабатывающий ту же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении.Производители теперь часто могут сойтись с установкой гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо V6). И здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: работая хорошо, они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они имеют тенденцию сжигать его более тщательно и чисто, производя меньше загрязнения воздуха.

« Большинство экспертов отрасли ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, продаваемых в Соединенных Штатах, будут оснащены одним.

The New York Times, 2018

Больше мощности для двигателя того же размера звучит замечательно, так почему же не все двигатели с турбонаддувом? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как того требовали производители (стремящиеся воспользоваться какими-либо маркетинговыми преимуществами по сравнению с конкурентами). В одном из исследований Consumer Reports 2013 года были обнаружены небольшие двигатели с турбонаддувом, обеспечивающие значительно более низкую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и сделан вывод: «Не принимайте эко-хвастуны с двигателями с турбонаддувом по номинальной стоимости.Существуют более эффективные способы экономии топлива, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность также часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности обычному двигателю — короче говоря, есть еще немало вещей, которые можно Неправильно. Это может сделать обслуживание турбин значительно дороже. По определению, турбонаддув — это все, что нужно для получения большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к преждевременному выходу деталей из строя; поэтому, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом не работают так долго.Даже вождение может быть разным с турбинами: поскольку турбонагнетатель работает на выхлопных газах, часто существует значительная задержка («турбо-запаздывание») между моментом, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и когда включается турбина, и это может привести к турбокомпрессору. автомобили очень разные (а иногда и очень сложные) для вождения. В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывали частично или полностью электрические турбонагнетатели для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Borg — eBooster®.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Кого мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бючи (1879–1959), автомобильный инженер, работающий в компании Gebrüder Sulzer Engine Company, Винтертур, Швейцария. Как и турбокомпрессор, который я проиллюстрировал выше, его оригинальная конструкция использовала вал турбины с приводом от выхлопа для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя. Первоначально он разработал турбокомпрессор за годы до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1905 году, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя.

Однако

Бючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугальд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с использованием двух отдельных цилиндров. Это работало как наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндре, так и количество топлива, которое можно было сжечь. Другие инженеры, включая Луи Рено, Готлиба Даймлера и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

Произведение искусства: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бучи, выпущенный в конце 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться в этом. Вы можете увидеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопной газ из цилиндра подается вокруг трубы (зеленого цвета), которая приводит в движение турбину. Это связано с оранжевым «нагнетателем» (компрессор) и охладителем (синяя коробка), который выталкивает воздух в цилиндр через синюю трубу.Существуют и другие сложные элементы, но я не буду вдаваться во все детали; если вам интересно, взгляните на патент США №1955620: двигатель внутреннего сгорания (подается через патенты Google). Произведение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнайте больше

На этом сайте

Книги для пожилых читателей

Книги для младших читателей

  • Car Science Ричардом Хаммондом.Дорлинг Киндерсли, 2007. Объясняет науку, которая заставляет ваш автомобиль работать (в возрасте 9–12).

Статьи

  • Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание. Аарон Турпен, New Atlas, 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
  • Прыжки с турбонаддувом от ипподрома до Куль-де-Сак. Автор Stephen Williams. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью двигателя современного автомобиля.
  • Маленький вентилятор, который решает самую большую проблему турбокомпрессора. Автор Alex Davies.Wired, 24 августа 2017 года. Быстрый просмотр eBooster от BorgWarner.
  • Как сделать турбодвигатели более эффективными? Просто добавь воды от Ника Чапа. The New York Times, 29 сентября 2016 года. Bosch возрождает идею распыления воды в цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
  • Автопроизводители считают, что турбины являются мощным путем к экономии топлива Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 года. Почему такие производители, как Ford и BMW, активно продвигают турбодвигатели.
  • 50 лет назад турбокомпрессор был прорывной технологией Джима Кошка. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как рано турбокомпрессоры в конце концов преодолели свои проблемы с зубами?
  • Если вы не водите турбо, вы скоро станете Чаком Скватриглием. Wired, 24 сентября 2010 года. Ожидается, что к 2015 году число автомобилей с установленными турбокомпрессорами удвоится, поскольку производители ищут новые способы получения более высоких характеристик от небольших двигателей.
  • Turbo приветствует свои зеленые верительные грамоты от Jorn Madslien.BBC News, 11 октября 2009 года. Турбины заставляют машины двигаться быстрее; они также могут сделать их «более зелеными», улучшив расход топлива.

Патенты

Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты — это хорошее начало. Вот Вот некоторые недавние патенты на турбонагнетатели, которые стоит проверить:

  • Патент США №1955620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бючи, выданный 17 апреля 1934 года. Ранний турбодвигатель, разработанный самим изобретателем турбокомпрессоров.
  • Патент США № 2,309,968: Управление и способ управления турбокомпрессором, Ричард Дж. Ллойд, корпорация Garrett, выдано 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
  • Патент США № 4 083 188: Система турбонагнетателя двигателя от Emerson Kumm, корпорация Garrett, выдана 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низким сжатием.
  • Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением, выполненное Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 года.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.
,

Как работают турбокомпрессоры | HowStuffWorks

В некоторых двигателях используются с двумя турбонагнетателями разных размеров. Меньший вращается до скорости очень быстро, уменьшая отставание, в то время как больший вращается при более высоких оборотах двигателя, чтобы обеспечить большее ускорение.

Когда воздух сжимается, он нагревается; и когда воздух нагревается, он расширяется. Таким образом, некоторое повышение давления турбонагнетателя является результатом нагревания воздуха перед его поступлением в двигатель.Чтобы увеличить мощность двигателя, цель состоит в том, чтобы в цилиндр попадало больше молекул воздуха, а не давление воздуха.

Интеркулер Охладитель наддувочного воздуха или — это дополнительный компонент, который выглядит как радиатор, за исключением того, что воздух проходит через внутреннюю часть и наружную часть интеркулера. Впускной воздух проходит через герметичные каналы внутри охладителя, в то время как наружный воздух охладителя продувается через ребра вентилятором охлаждения двигателя.

Интеркулер дополнительно увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух, выходящий из компрессора, прежде чем он попадет в двигатель. Это означает, что если турбонагнетатель работает с повышением давления на 7 фунтов / кв. Дюйм, система с промежуточным охлаждением подает более 7 фунтов на квадратный дюйм холодного воздуха, который плотнее и содержит больше молекул воздуха, чем теплого воздуха.

Турбокомпрессор также помогает на больших высот , где воздух менее плотный.Нормальные двигатели будут испытывать снижение мощности на больших высотах, потому что за каждый ход поршня двигатель будет получать меньшую массу воздуха. Двигатель с турбонаддувом также может иметь пониженную мощность, но это уменьшение будет менее значительным, поскольку турбонагнетатель легче прокачивает более разреженный воздух.

Старые автомобили с карбюраторами автоматически увеличивают расход топлива, чтобы соответствовать увеличенному воздушному потоку, поступающему в цилиндры. Современные автомобили с впрыском топлива также сделают это точно.Система впрыска топлива использует кислородные датчики в выхлопе для определения правильности соотношения воздух-топливо, поэтому эти системы автоматически увеличивают расход топлива при добавлении турбины.

Если в автомобиль с впрыском топлива добавлен турбонагнетатель со слишком большим наддувом, система может не обеспечить достаточное количество топлива — либо запрограммированное в контроллере программное обеспечение этого не допустит, либо насос и инжекторы не смогут его подать. В этом случае необходимо внести другие изменения, чтобы получить максимальную выгоду от турбокомпрессора.

Для получения дополнительной информации о турбокомпрессорах и связанных с ними темах, перейдите по ссылкам на следующей странице.

,

Как работают турбокомпрессоры | HowStuffWorks

В некоторых двигателях используются с двумя турбонагнетателями разных размеров. Меньший вращается до скорости очень быстро, уменьшая отставание, в то время как больший вращается при более высоких оборотах двигателя, чтобы обеспечить большее ускорение.

Когда воздух сжимается, он нагревается; и когда воздух нагревается, он расширяется. Таким образом, некоторое повышение давления турбонагнетателя является результатом нагревания воздуха перед его поступлением в двигатель.Чтобы увеличить мощность двигателя, цель состоит в том, чтобы в цилиндр попадало больше молекул воздуха, а не давление воздуха.

Интеркулер Охладитель наддувочного воздуха или — это дополнительный компонент, который выглядит как радиатор, за исключением того, что воздух проходит через внутреннюю часть и наружную часть интеркулера. Впускной воздух проходит через герметичные каналы внутри охладителя, в то время как наружный воздух охладителя продувается через ребра вентилятором охлаждения двигателя.

Интеркулер дополнительно увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух, выходящий из компрессора, прежде чем он попадет в двигатель. Это означает, что если турбонагнетатель работает с повышением давления на 7 фунтов / кв. Дюйм, система с промежуточным охлаждением подает более 7 фунтов на квадратный дюйм холодного воздуха, который плотнее и содержит больше молекул воздуха, чем теплого воздуха.

Турбокомпрессор также помогает на больших высот , где воздух менее плотный.Нормальные двигатели будут испытывать снижение мощности на больших высотах, потому что за каждый ход поршня двигатель будет получать меньшую массу воздуха. Двигатель с турбонаддувом также может иметь пониженную мощность, но это уменьшение будет менее значительным, поскольку турбонагнетатель легче прокачивает более разреженный воздух.

Старые автомобили с карбюраторами автоматически увеличивают расход топлива, чтобы соответствовать увеличенному воздушному потоку, поступающему в цилиндры. Современные автомобили с впрыском топлива также сделают это точно.Система впрыска топлива использует кислородные датчики в выхлопе для определения правильности соотношения воздух-топливо, поэтому эти системы автоматически увеличивают расход топлива при добавлении турбины.

Если в автомобиль с впрыском топлива добавлен турбонагнетатель со слишком большим наддувом, система может не обеспечить достаточное количество топлива — либо запрограммированное в контроллере программное обеспечение этого не допустит, либо насос и инжекторы не смогут его подать. В этом случае необходимо внести другие изменения, чтобы получить максимальную выгоду от турбокомпрессора.

Для получения дополнительной информации о турбокомпрессорах и связанных с ними темах, перейдите по ссылкам на следующей странице.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о