Турбокомпрессор устройство,принцип работы,фото,видео

Устройство турбокомпрессора, плюсы и минусы установки

Сегодня автомобилисты стараются по максимуму усовершенствовать свое транспортное средство. В ход идут все способы увеличить мощность, развить скорость, создать уникальный дизайн. Установкой турбокомпрессора для двигателя никого нельзя удивить. Турбина встречается достаточно часто, поскольку для некоторых моделей двигателей является необходимостью.

  • Что такое турбокомпрессор, его составляющие
  • Принцип работы турбокомпрессора
  • Преимущества и недостатки установки турбонаддува
  • Материалы и технология установки турбокомпрессора
  • Увеличение мощности двигателя: опасность, охлаждение

Что такое турбокомпрессор, его составляющие

В погоне за лошадиными силами производители пришли к двум вариантам: либо увеличить объем потребляемой горючей смеси, либо давление поступающего воздуха. Подключение газотурбинного нагнетателя – один из двух основных способов увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания.

Говоря простым языком, центробежный нагнетатель ­– сложная конструкция, которая преобразовывает потенциальную энергию выхлопа для усиления давления воздуха в мотор.

Чаще всего, в механизм турбонаддува входят:

  1. Улитки турбины и компрессора;
  2. Крыльчатки турбины и компрессора;
  3. Подшипники.

Кольцо компрессора нагнетает воздушный поток в систему впуска, а улитка турбины проводит выхлоп и приводит в движение колесо турбины. Газы выходят через выхлопной тракт из крыльчаток турбины и компрессора. Вся конструкция помещается в корпус, который вмещает шарикоподшипниковый картридж и охлаждающий контур. Охлаждение – одна из основных частей турбонаддува, поскольку в процессе работы каждая составляющая подвергается сильным термодинамическим нагрузкам.

Температура выхлопа достигает 800-1100°С.

Из-за высоких температурных нагрузок тело турбины отливают из специфического чугуна, а в связи с высокой скоростью вращения вала компрессора смазочные материалы имеют уникальные характеристики.

Принцип работы турбокомпрессора

Основа работы турбокомпрессора – преобразование энергии выхлопных газов. Отработанный поток попадает на лопасти крыльчатки, установленной на валу. Одновременно запускаются лопасти компрессора, которые нагнетают воздух к цилиндрам мотора.

При использовании турбонагнетателя к цилиндрам попадает большее количество воздуха для генерации топливо-воздушной смеси. В итоге во время сгорания объем горючей смеси увеличивается, за счет смешивания с воздухом и сила, которая давит на поршень, становится больше.

Увеличение мощности двигателя, без увеличения оборотов дает меньший удельный расход топлива и высокая литровая мощность. В итоге после изменения объемов воздуха в цилиндрах повышается риск детонации. Из-за этого в конструкции турбодвигателей заранее предусмотрен меньший уровень сжатия и рекомендуется использование исключительно высокооктанового топлива.

Отдельным элементом системы турбонаддува является промежуточный охладитель – интеркулер. По сути, это просто радиатор. Однако благодаря ему удается сохранить плотность воздуха, чтобы не снижать КПД турбины.

Прямая необходимость в турбокомпрессоре есть у грузовиков и тяжелых автомобилей. Он способен повысить мощность и крутящий момент, не увеличивая при этом расход.

Преимущества и недостатки установки турбонаддува

Прежде чем бездумно устанавливать под капот турбину, уповая на повышение мощности лучше детально проанализировать преимущества и недостатки нагнетателя.

Благодаря турбокомпрессору можно получить:

  • Увеличение мощности до 80%.
  • При повышении производительности, не увеличивается объем камеры сгорания.
  • Улучшение качества сгорания топлива.
  • Увеличение концентрации воздуха при лучшем сгорании уменьшает выброс химических реагентов в атмосферу.

С другой стороны, установка турбины имеет ряд недостатков:

  • Стоимость. Помимо дорогостоящей установки, быстрый износ конструкции «выльется» в «круглую» сумму.
  • На низких оборотах двигатель может не выдавать необходимую мощность. В первую очередь – это связано с низким исходящим потоком газов. Их силы не хватает, чтобы разогнать лопасти крыльчатки до нужной скорости – эффект «турбоямы».
  • Усиленные требования к моторному маслу, поскольку детали двигателя и турбины смазываются одним типом масла.
  • Быстрый износ деталей цилиндропоршневой группы, за счет возрастания концентрации картерных газов.

Материалы и технология установки турбокомпрессора

Прежде чем начать работу, необходимо уточнить, что категорически запрещено использовать герметик для фиксации материалов. Под влиянием температуры выхлопа, структура герметика будет плавиться и, рано или поздно, частицы попадут в компрессор и приведут к нарушению работы двигателя.

Во время монтажа очень важно следить, чтобы на детали механизма не попали инородные жидкости и вещества.

Для начала под капотом проверяют исправность всех соединяющих шлангов и трубопроводов. Обязательно подлежат замене все масляные, топливные и воздушные фильтры. После чего досконально очищается маслопровод от инородных предметов. Удаляются все неисправные, поврежденные маслопроводы и патрубки.

Читайте также:  Автоскупка; Выкуп авто любого года, состояния из кредита или залога

Перед началом следующего этапа необходимо зачистить сапун мотора и промыть все подающие магистрали. Обязательно после этого слить все масло.

Монтаж центробежного нагнетателя происходит относительно конструкции маслопровода, без перегибов и вертикалей. Моторным маслом обрабатывают все места стыков и соединения турбины.

Увеличение мощности двигателя: опасность, охлаждение

Основное условие правильной работы нагнетателя – грамотное охлаждение. Чаще всего можно встретить масляное и комплексное охлаждение (антифриз + масло).

Первый способ появился вместе с понятием турбонаддува. Однако физико-химические свойства материала очень быстро поглощали температуру, провоцируя кипение. В результате происходит коксование, и проводящие каналы быстро забиваются.

Несмотря на то, что такая турбина проста по конструкции и сравнительно дешевая, требовательность к качеству маслу существенно возрастает. При несвоевременной замене или низком качестве смазывающего вещества сразу же проявятся все неисправности масляной системы.

При комплексном охлаждении устанавливается отдельный масляный контур и система с антифризом. Это значительно улучшает качество работы турбины, но усложняет ее конструкцию.

Масло, как и в первом случае, служит для охлаждения и смазки элементов нагнетателя, а антифриз предотвращает перегрев масла и подается из общей цепи охлаждения мотора.

Дополнительным элементом системы охлаждения является интеркулер. После некоторого времени непрерывной работы, турбина начинает нагонять горячий воздух. Как известно, чем выше температура воздуха, тем меньше в нем содержания кислорода. Чтобы не снижать из-за этого производительность турбонаддува, в конструкцию начали интегрировать вспомогательный охладитель – интеркулер.

Прежде чем заниматься выбором и установкой турбонагнетателя лучше ознакомиться с принципом ее работы наглядно:

Тюнинг автомобиля при помощи центробежного нагнетателя – распространенный способ увеличить мощность двигателя. На сегодняшний день автомобильные производители преодолели массу проблем на пути к безопасному повышению КПД мотора – турбина работает постоянно и наиболее эффективно при определенном значении оборотов. Специалисты всячески дополняют конструкцию турбины для достижения максимально продуктивного результата.

Чистое надувательство. Как работает турбокомпрессор

Компрессор — это всего лишь насос, подающий в цили­н­дры двигателя дополнительный воздух для лучшего сгорания смеси

Существуют два основных типа компрессоров — с механическим приводом и «турбо». В первой конструкции необходимое давление воздуха получают за счет механической связи между коленвалом двигателя и компрессором. А в турбокомпрессоре давление воздуха обеспечивается благодаря вращению турбины потоком отработавших газов.
Наибольшего успеха в области создания приводных нагнетателей добилась американская компания Roots, созданная братьями Филандером и Френсисом Рутсами. Они запатентовали свой нагнетатель еще в 1860 году, а первым на свой бензиновый двигатель его установил Готлиб Даймлер в 1900 году. Однако в первые несколько десятилетий существования автомобиля, когда мощность моторов и скорость машин была сравнительно невысокой, необ­ходимости в компрессорах не было. Развитие этому направлению, как это часто бывает, дала война. Механические нагнетатели начали устанавливать на авиационных моторах, чтобы улучшить их скоростные характеристики. Полученный в ходе Первой мировой войны опыт использования приводных нагнетателей решили использовать в автомобилестроении.

Мировую известность компрессорам принесла компания Mercedes-Benz, которая начала устанавливать механические нагнетатели в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х — и на серийные машины. Успехи компрессорных машин привлекли к себе внимание автопроизводителей и за океаном. В 30-е годы компрессорные модели появились у таких американских компаний, как Auburn, Cord и Duesenberg, а среди европейских брендов помимо уже упомянутого Mercedes-Benz в этой области делали свои успехи Alfa Romeo, Bentley, Bugatti, Fiat, Lancia и ряд других компаний. В настоящее время наибольшее распространение получили роторные компрессоры типа Roots и винтовые Lysholm.

Читайте также:  Как снять лючок бензобака volkswagen passat b6

Но, как у любого механизма, у механических компрессоров есть свои недостатки. Поскольку на привод компрессора расходуется энергия двигателя, однажды наступает такой момент, когда мощность, которую дает компрессор, уравнивается с мощностью, которую мотор расходует на привод компрессора. Кроме того, системы механического наддува занимают много места, требуют наличия привода и сильно шумят.

Twin-turbo от AMG: турбины крепятся на выпускных коллекторах

Альтернативой механическому наддуву являются турбокомпрессоры.
В двигателе, оснащенном турбонаддувом, наполнение цилиндров воздухом осуществляется за счет энергии выхлопных газов. Турбокомпрессор состоит из насосного и турбинного колес, связанных при помощи оси между собой. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление. Они давят на лопатки турбинного колеса, разгоняя его. Вращаясь, оно приводит во вращение насосное колесо, которое засасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Частота вращения турбины не зависит напрямую от оборотов двигателя и имеет некоторую инерционность, то есть сначала растут обороты двигателя, увеличивается давление отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление на впуске. Это явление называется «турбоямой». Для устранения этой проблемы есть два конструктивно отличных решения. Первое — использование турбокомпрессора с изменяемой геометрией. В нем лопатки турбинного колеса поворачиваются под углом к набегающему потоку отработавших газов, чтобы максимально эффективно использовать их энергию. Но этот путь имеет и недостатки. Такое колесо сложнее и дороже в изготовлении и проектировании, кроме того, оно тяжелее, что увеличивает инерционность турбины, ведь, чтобы раскрутить более тяжелое колесо, требуется более высокое давление. Второй вариант — использование нескольких турбин.

В зависимости от того, каким образом в схеме подачи воздуха располагаются турбокомпрессоры, эти системы могут называться Twin-Turbo или Bi-Turbo. В первом случае воздух во все цилиндры одновременно могут подавать оба турбокомпрессора. Размещаются они в такой схеме параллельно или последовательно. Используемые турбокомпрессоры, как правило, имеют разный диаметр роторов турбины и, соответственно, различную производительность. Турбокомпрессоры с меньшими роторами менее инертны, поэтому обеспечивают наполнение цилиндров на малых оборотах двигателя. Турбина с большим диаметром роторов активно вступает в работу на средних оборотах и выше, когда давления отработавших газов в выпускном тракте оказывается достаточно для эффективной работы этого компрессора.

Bi-Turbo — это две турбины, каждая из которых обеспечивает заполнение воздухом разных цилиндров. Обычно такая схема применяется в многоцилиндровых V-образных моторах, где каждая турбина отвечает за свой ряд цилиндров.

Кроме того, в настоящее время ради повышения эффективности работы двигателей ведущие автопроизводители применяют сложные комбинированные схемы, объединяя достоинства механических и турбонагнетателей, а также использование нескольких систем наддува.

Турбокомпрессоры

Получение азота. Изготовление, сборка, тестирование и испытание турбокомпрессоров
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию различные турбокомпрессоры.

Общее описание

Наряду с поршневыми компрессорами в промышленности используются также центробежные компрессоры или турбокомпрессоры. Нагнетание газа в них происходит путем передачи газовому потоку кинетической энергии от вращающихся лопаток рабочего колеса, которая переходит затем в потенциальную энергию давления газа. Центробежные компрессоры, в сравнении с поршневыми аналогами, обычно развивают меньшее давление, но способны обеспечивать большую производительность, что позволяет им занимать свою нишу в промышленном компрессорном оборудовании.

Турбокомпрессоры обычно применяются в энергетике и металлургии для подачи больших объемов воздуха и топочных газов. В химической промышленности их применяют как для подачи реакционных газов в аппараты, так и для продувки емкостей, трубопроводов и т.д. Нефтяная и газовая промышленности также имеют множество путей использования таких компрессоров: закачка газа в пласт, улавливание попутного нефтяного газа, сжатие и транспортировка газообразных углеводородов, а также выравнивание давления перед подачей в газопровод. Этот вид оборудования часто применяется для сжатия и подачи водяного пара, а также хладагентов в теплообменном оборудовании.

Читайте также:  Установка кнопки СтартСтоп вместо замка зажигания

В качестве наглядного примера современного агрегата можно привести вариант многоступенчатого турбокомпрессора. Газ, перед тем как попасть в сам компрессор, проходит входной фильтр, где происходит его очистка от твердых и жидких примесей, способных оказать коррозионное, абразивное или иное негативное воздействие на детали. Далее газ поступает на входной направляющий аппарат. Данный механизм снабжен поворотными направляющими лопатками, положение которых может изменяться. Выполняя роль дроссельной заслонки, входной направляющий аппарат может регулировать подачу газа, а также он способствует увеличению КПД всего компрессора, обеспечивая дополнительную закрутку потока в направлении, совпадающем с направлением вращения рабочего колеса.

Затем газовый поток поступает на рабочее колесо первой ступени, где происходит первое увеличение его давления. Попадая на лопатки, газ испытывает давление с их стороны и отбрасывается в радиальном направлении, увеличивая свою скорость, после чего попадает на диффузор, где вихревое движение замедляется, за счет чего происходит переход кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. В ходе сжатия газ неизбежно нагревается, и для отвода излишка тепла из потока после первой ступени он направляется в охладитель.

Охлажденный до нужной температуры газ далее поступает на вторую ступень сжатия, которая также снабжена охладителем, как и третья. Промышленные турбокомпрессоры обычно представляют собой агрегат, в котором непосредственно компрессор объединен общим или сборным корпусом с охладителями, а также с другими дополнительными элементами, такими как система смазки, фильтрами и т.д. Проходя последовательно все ступени сжатия, на выходе получается газовый поток с необходимым давлением. Все рабочие колеса разных ступеней приводятся в движение от одного приводного вала, с которым через зубчатую передачу соединены валы, на которых расположены сами колеса.

Выше был рассмотрен пример трехступенчатого компрессора, однако возможность передавать мощность с приводного вала сразу на несколько рабочих валов открывает широкие возможности по использованию компрессоров. Так применяются комбинированные компрессоры, способные одновременно сжимать несколько газовых потоков. Это достигается установкой нескольких рабочих колес, сжимающих разные не пересекающиеся между собой потоки, на компрессоре, имеющем несколько входов и выходов, каждый для своего газа.

Каждый вал в конструкции турбокомпрессора опирается на пару подшипников и оснащен уплотнениями, обеспечивающими герметичность, и предотвращает как утечку рабочей среды, так и попадание в нее смазочного вещества, если компрессор предусматривает ее. Это особенно важные узлы для современного технологичного турбокомпрессора, поскольку от них во многом зависит много существенных параметров, таких как надежность, экономичность и срок эксплуатации. Хорошо себя зарекомендовали самоустанавливающиеся подшипники скольжения, поскольку они способны подстраиваться под изменения нагрузок, вызванных сменой режима работы компрессора.

Что касается уплотнений, то в условиях длительной эксплуатации может наблюдаться значительный износ деталей вследствие трения. По этой причине хорошим выбором будет лабиринтное уплотнение, ключевой особенностью которого является отсутствие контакта между уплотняемыми деталями: валом и корпусом. Ряд подвижных и неподвижных колец, в зависимости от места установки, создают в зоне уплотнения каналы сложной формы с постоянно меняющимся проходным сечением, что создает эффект многократного дросселирования.

В целом же весь набор дополнительного оборудования, включая привод, стараются объединить с компрессором в один агрегат, поскольку это значительно облегчает его монтаж и обслуживание. Кроме того, такой комбинированный вариант оказывается более компактным, что особенно важно в отношении громоздких промышленных турбокомпрессоров. Также агрегат может, в случае необходимости, дополняться блоком контроля и управления, с помощью которого можно как проводить постоянный мониторинг показателей турбокомпрессора, так и управлять процессом сжатия и задавать входные и выходные рабочие параметры.

Ссылка на основную публикацию
Тритоны в соль мажоре с разрешением
Как построить тритоны в соль мажоре; АвтоТоп Постройте тритоны в соль миноре Ответы: Во первых! Тритон – характерный интервал тональности,...
Транспондер ЗСД — как пользоваться для платной дороги, купить на официальном сайте, оплата стоимости
Транспондер для платных дорог разновидности устройств, принцип работы, инструкция по эксплуатации Электронный малогабаритный транспондер для платных дорог, закрепленный на ветровом...
Транспондеры какой выгоднее
1 ПК платный участок в обход Химок (15–58 км) Платные дороги России 1 ПК: платный участок в обход Химок (15–58...
Трое ставропольцев угнали машину и сожгли её Своё ТВ
Наказание за поджог автомобиля порядок действий при поджоге машины, выплаты страховой, ответственнос Законодательная база РФ классифицирует поджог транспортного средства как...
Adblock detector