-ћузыка

 -ѕодписка по e-mail

 

 -ѕоиск по дневнику

ѕоиск сообщений в Pekshin

 -»нтересы

 -—татистика

—татистика LiveInternet.ru: показано количество хитов и посетителей
—оздан: 02.12.2008
«аписей:
 омментариев:
Ќаписано: 15247

„то такое турбонаддув?

—уббота, 09 ќкт€бр€ 2010 г. 13:36 + в цитатник

јвтомобильные конструкторы (с момента по€влени€ на свете этой профессии) посто€нно озабочены проблемой повышени€ мощности моторов. «аконы физики глас€т, что мощность двигател€ напр€мую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. „ем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. », скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? “ут-то нас и поджидают проблемы.

„то такое турбонаддув

“урбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проход€т отработавшие газы, а втора€ «качает» воздух в цилиндры.


ƒело в том, что дл€ горени€ топлива необходим кислород. “ак что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушна€ смесь. ћешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определЄнном соотношении.   примеру, дл€ бензиновых двигателей на одну часть топлива полагаетс€ 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

 ак мы видим, воздуха требуетс€ весьма много. ≈сли мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придЄтс€ значительно увеличить и подачу воздуха. ќбычные двигатели засасывают его самосто€тельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. «ависимость получаетс€ пр€ма€ — чем больше объЄм цилиндра, тем больше кислорода в него попадЄт на каждом цикле. “ак и поступали американцы, выпуска€ огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. ј есть ли способ загнать в тот же объЄм больше воздуха?
 

„то такое турбонаддув


¬ыхлопные газы из двигател€ вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. ѕеред тем как это произойдЄт, воздух проходит через интеркулер и охлаждаетс€ — так можно повысить его плотность.
≈сть, и впервые придумал его господин √оттлиб ¬ильгельм ƒаймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). «накома€ фамили€? ≈щЄ бы, именно она используетс€ в названии DaimlerChrysler. “ак вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещЄ в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. ќн догадалс€ закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетател€, представл€вшего собой вентил€тор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигател€ и загон€л в цилиндры сжатый воздух.

Ўвейцарский инженер-изобретатель јльфред Ѕюхи (Alfred J. Büchi) пошЄл ещЄ дальше. ќн заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и т€жЄлыми, а мощности развивали мало. ќтнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. ѕоэтому в 1905 году господин Ѕюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетани€, которое использовало в качестве движител€ энергию выхлопных газов. ѕроще говор€, он придумал турбонаддув.

 

„то такое турбонаддув

»де€ умного швейцарца проста, как всЄ гениальное.  ак ветра вращают крыль€ мельницы, также и отработавшие газы крут€т колесо с лопатками. –азница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много.  олесо с лопатками называетс€ ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. “ак что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. –отор получает вращение от выхлопных газов, а соединЄнный с ним компрессор, работа€ в качестве «вентил€тора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. ¬с€ эта мудрЄна€ конструкци€ и называетс€ турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

 

„то такое турбонаддув


јналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жЄстко св€зан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.
¬ турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходитс€ дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. ¬едь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ƒ¬—) легче, чем гор€чий.

¬оздух, проход€щий через турбину, нагреваетс€ от сжати€, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. ѕодаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Ёто радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. ѕроход€ через него, он отдаЄт своЄ тепло атмосфере. ј холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещЄ больше.

 

„то такое турбонаддув


ј вот так выгл€дит интеркулер.

„ем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращаетс€ и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Ёффективность этого решени€ по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратитс€ совсем немного энергии двигател€ — всего 1,5%. ƒело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счЄт их замедлени€, а за счЄт их охлаждени€ — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные.  роме того, затрачиваема€ на сжатие воздуха дарова€ энерги€ повышает  ѕƒ двигател€. ƒа и возможность сн€ть с меньшего рабочего объЄма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигател€ (и машины в целом). ¬сЄ это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собрать€ми равной мощности.  азалось бы, вот оно, счастье. јн нет, не всЄ так просто. ѕроблемы только начались.

 

„то такое турбонаддув


” Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагаетс€ в переднем бампере перед радиатором. ј у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.
¬о-первых, скорость вращени€ турбины может достигать 200 тыс€ч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалЄнных газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! „то всЄ это означает? “о, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное врем€, весьма дорого и непросто.

 

„то такое турбонаддув


¬ыхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

ѕо этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во врем€ ¬торой мировой войны, да и то только в авиации. ¬ 50-х годах американска€ компани€ Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели дл€ своих грузовиков. Ќа серийных легковых машинах турбомоторы по€вились и того позже. —лучилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.
Ќо сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. ƒело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигател€. Ќа малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутилс€ слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. ѕоэтому бывает, что до трЄх тыс€ч оборотов в минуту мотор совсем не т€нет, и только потом, тыс€ч после четырЄх-п€ти, «выстреливает». Ёта ложка дЄгт€ называетс€ турбо€мой. ѕричЄм чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиватьс€. ѕоэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давлени€, как правило, страдают турбо€мой в первую очередь. ј вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов т€ги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.
ѕочти избавитьс€ от турбо€мы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигател€ работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличива€ т€гу на «низах», а второй, побольше, включаетс€ на высоких оборотах с ростом давлени€ на выпуске. ¬ прошлом веке последовательный наддув использовалс€ на суперкаре Porsche 959, а сегодн€ по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. ¬ бензиновых двигател€х Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.
Ќа р€дных двигател€х зачастую используетс€ одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом.  ажда€ из «улиток» наполн€етс€ выхлопными газами от разных групп цилиндров. Ќо при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручива€ еЄ и на малых, и на больших оборотах.
Ќо чаще по-прежнему встречаетс€ пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. “ипична€ схема дл€ V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. ’от€ двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобил€х BMW X5 M и X6 M, оснащЄн перекрЄстным выпускным коллектором, который позвол€ет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

 

„то такое турбонаддув


“урбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигател€, втора€ — на низких

«аставить турбокомпрессор работать эффективнее во всЄм диапазоне оборотов, можно ещЄ измен€€ геометрию рабочей части. ¬ зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваютс€ специальные лопатки и варьируетс€ форма сопла. ¬ результате получаетс€ «супертурбина», хорошо работающа€ во всЄм диапазоне оборотов. »деи эти витали в воздухе не один дес€ток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. ѕричЄм сначала турбины с измен€емой геометрией по€вились на дизельных двигател€х, благо, температура газов там значительно меньше. ј из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину

Porsche 911 Turbo.

„то такое турбонаддув


“урбина с измен€емой геометрией.

 онструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее врем€ их попул€рность резко возросла. ѕричЄм турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсировани€ моторов, но и с точки зрени€ повышени€ экономичности и чистоты выхлопа. ќсобенно актуально это дл€ дизельных двигателей. –едкий дизель сегодн€ не несЄт приставки «турбо». Ќу а установка турбины на бензиновые моторы позвол€ет превратить обычный с виду автомобиль в насто€щую «зажигалку». “у самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

–убрики:  ∆елез€ки
ћетки:  



 

ƒобавить комментарий:
“екст комментари€: смайлики

ѕроверка орфографии: (найти ошибки)

ѕрикрепить картинку:

 ѕереводить URL в ссылку
 ѕодписатьс€ на комментарии
 ѕодписать картинку