Характеристика турбин для двигателей

Бензиновый турбомотор – это двигатель внутреннего сгорания с искусственно повышенной за счет турбины степенью сжатия в камерах. Повышение данного показателя дает увеличение мощности и других технических характеристик. Еще с момента создания первого двигателя внутреннего сгорания инженеры пытались прибавить мощность без существенного изменения рабочего объема ДВС.

На первый взгляд это решение было практически на поверхности – нужно было помочь мотору более эффективно «дышать». Это бы позволило получить лучшие характеристики сгорания топливной смеси. Обеспечить это можно за счет дополнительной подачи воздуха. Значит, необходимо подавать его в цилиндры принудительно, под давлением. Благодаря дополнительному объему воздуха топливо будет полностью сгорать, что и поможет увеличить мощность. Но внедрялись данные технологии очень медленно. В самом начале турбокомпрессорное оборудование использовалось только для больших моторов кораблей и авиации.

Механический вид, или компрессор

Я уже писал про него подробную статью, можете ознакомится здесь. Но тут немного повторюсь, это самая первая разработка, которая появилась в автомобилестроении. Первопроходцами конечно же были инженеры компании «Мерседес», именно на их детище «С 180» впервые поставили компрессор, из-за чего он и стал носить такое обозначение.

Принцип очень прост

К двигателю автомобиля подсоединяют компрессор. Через ременную передачу соединяют вращающийся коленчатый вал и вал этого нагнетателя. После того как двигатель запускается вращение передается и компрессору — он начинает работать. То есть нагнетать в цилиндры воздух. Хочется отметить — что максимальные обороты, с которыми он работает это максимум 18 – 20000 оборотов в минуту.

Плюсы:

— Очень надежная конструкция.

— Ресурс практически не ограничен

— При точной настройке требует минимум ухода.

— Увеличивает мощность примерно на 5 – 10%

— Нет турбоямы

— Можно установить своими руками

— Нет высоких температур при работе.

Однако минусы также имеются:

— Не такой производительный, как собратья, разница может достигать нескольких раз.

— Сейчас применяется редко на конвейерах

Что и говорить, компрессоры уходят в прошлое, конечно сейчас наши народные умельцы еще устанавливают на «ПРИОРАХ» и «КАЛИНАХ» в гаражах, но добиться от него высокой отдачи не получится – большой минус это его обороты, он не может нагнетать в цилиндры достаточно много воздуха – что увеличивает мощность максимум на 10%.

Вместо выводов

Турбокомпрессор, по большому счету – это тот же центробежный компрессор, но с преимущественно иным приводом. Частота вращения может быть более 200.000 об./мин. Несомненный его плюс – это повышение КПД и экономичности мотора (механический привод отбирает мощность у двигателя, этот же применяет энергию отработавших газов, следовательно, КПД увеличивает). Минус – инерционность: «вдавил» резко газ и жди, пока мотор наберет обороты, умножится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя, и, наконец, «пойдёт» воздух. Но с этим явлением, называемой «турбо-ямой» (по-английски turbo-lag, что правильнее было бы перевести как турбо-задержка или турбо-пауза), научились бороться.

Вследствие этого, кроме агрегата наддува под капотом «поселились» два перепускных клапана: один для отработавших газов, а другой для того, чтобы перегонять излишний воздух из коллектора двигателя в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким образом, частота вращения ротора турбины при сбросе газа уменьшается незначительно, и при последующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые доли секунды – это время закрытия клапана.

Сегодня стали применять такой способ регулирования подачи воздуха, как изменяемый угол наклона лопаток компрессора. Идея давняя, а вот воплотить ее долго не могли — в качестве примера назовем новейший агрегат наддува «опелевских» дизелей «Экотек».

Еще одна проблема применения турбин – это их маленький срок жизни, хотя в последнее время удалось значительно увеличить это время. Частота вращения ротора турбины должна быть очень велика – 150-200 тысяч об/мин. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала именно долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, какие смазывались маслом под давлением. Изнашивание таких подшипников скольжения было, конечно, велико, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур. Выход нашли не так давно, когда удалось создать подшипники с керамическими шариками. Сперва это сделали японские фирмы, а затем и шведский СКФ, и тогда машины с такими подшипниками появились на дорогах. Однако достойно изумления не применение керамики – подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя не нужен! На очереди – металлокерамический ротор турбины, который примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да и к тому же обладает меньшим моментом инерции.

По своему воздействию на характеристику крутящего момента двигателя турбокомпрессор схож с механическим центробежным. Но «опосредствованная» система привода позволяет настраивать характеристики турбокомпрессора в более широком диапазоне, выравнивая изначальные дефекты кривой крутящего момента мотора. Турбины низкого и высокого давления на сравнительно «маломерных» двигателях Volvo, Volkswagen или Saab.

Что касается «битурбо» и «твинтурбо», то вместо одной турбокомпрессорной установки здесь используются две – параллельно (бывает и последовательно, но реже). Каждый ротор поменьше, полегче, менее инерционен, более отзывчив. И управлять диапазонами их работы при последовательном наддуве можно по- разному, добиваясь нужной конечной характеристики.

Ротор турбокомпрессора, к сожалению, нельзя сделать большим! И все потому, что чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне порезче надавит на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: нужно будет ждать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Следовательно, турбину следует сделать как можно мельче по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора: остаётся только умножать обороты, хотя и тут есть ограничение – на этот раз со стороны допустимых нагрузок на материалы. Вот и используют несколько турбин с меньшим диаметром в параллель.

Достоинства и недостатки

Надежный турбированный мотор — это заслуга его владельца. Только соблюдение условий эксплуатации обеспечит комфортную и длительную езду на автомобиле.

Подводя итог всему, что было приведено выше, нельзя не рассмотреть плюсы и минусы турбированных силовых установок.

Преимущества и недостатки турбонагнетателя

Подводя итог, можно выделить плюсы и минусы использования турбокомпрессора в двигателе. Среди преимуществ:

• бОльшая мощность двигателя;
• увеличение КПД двигателя;
• снижение расхода топлива.

К недостаткам можно отнести:

• малый крутящий момент при низких оборотах двигателя;
• более высокая стоимость;
• более сложное обслуживание и эксплуатация.

Согласно статистике, почти все развитые страны мира производят турбокомпрессоры. Заводы по выпуску данных агрегатов размещены в России, Китае, США, Польше, Чехии, Японии и т. д. В пятерку лучших мировых изготовителей входят следующие корпорации:

1. Garrett (США).
2. Holset (США).
3. Harima Heavy Industries (Япония).
4. Borg Warner (США).
5. IhI (Япония).

Турбины Garrett

Известная компания Garrett поставляет оборудование для автомобилей, выпускаемых мировыми концернами:

• Volkswagen;
• General Motors;
• Hyundai;
• Peugeot.

Под брендом Garrett выпущено почти 9 миллионов турбоагрегатов. Почти половина современных автомобилей, использующих систему турбонаддува, оснащены фирменными турбинами Garrett. Компанией постоянно ведутся разработки новых моделей на основе уникальных идей.

Брендовые турбогенераторы Holset

Американская компания входит в ТОП лучших производителей турбогенераторов. Предприятие сотрудничает с европейскими заводами, занимающимися производством дизельных двигателей. Фирма Holset успешно разработала и приступила к выпуску турбин с изменяемой геометрией. Новейшие конструкции систем турбонаддува позволяют устранить такой нежелательный фактор задержки разгона автомобиля, как «эффект турбоямы».

Бренд Harima Heavy Industries

Производители двигателей азиатских автомобилей чаще всего используют продукцию известной компании Harima Heavy Industries. В рейтинге лучших турбогенераторов, изделия данного концерна постоянно занимают лидирующие позиции. На заводах корпорации производятся высококачественные турбины для двигателей объемом свыше 600 см3. Огромные морские суда также оборудуются системами турбонаддува, произведенными японской компанией Harima Heavy Industries.

Турбины Borg Warner

Мировой авторынок активно использует продукцию, выпускаемую под американским брендом Borg Warner. Турбины высокого качества по достоинству оценены известными автопроизводителями. На протяжении длительного периода фирменные турбонагнетатели Borg Warner устанавливаются на:

1. Тяжелую технику.
2. Компрессоры.
3. Легковые авто.
4. Грузовики.

Турбонаддув бренда IHI

Продукция известной японской компании Ihi характеризуется высоким КПД, отличной производительностью, длительным сроком службы. В ассортимент фирмы входят различные турбонагнетатели для различных двигателей, работающих на дизельном топливе, бензине, газе. Компания Ihi активно сотрудничает с производителями техники, работающей в различных отраслях:

• сельскохозяйственной;
• морской;
• промышленной;
• транспортной.

Для двигателей здесь производятся винтовые нагнетали, оснащенные электромоторами, обеспечивающими наиболее эффективное использование топлива.

Особенности сотрудничества с компанией TurboRotor

Сотрудники нашей компании оказывают услуги по ремонту, диагностике турбин представленных брендов. На страницах Каталога нашего сайта можно ознакомиться с ассортиментом различных моделей и купить восстановленные турбины, которые прошли капитальный ремонт. Также мы занимаемся продажей оригинальных запчастей к ним по оптовым ценам.

Наши преимущества:

1. Устранение неисправностей любой степени сложности.
2. Высокая квалификация персонала.
3. Использование современного диагностического оборудования.
4. Высокая скорость выполнения заказов.
5. Оптимальные цены на товары и услуги.
6. Гарантия на выполненные работы.

Звоните нам по телефону, указанному на сайте. Каждому клиенту обеспечен индивидуальный подход.

«Cup»-турбины.

В небольших поломоечных машинах и пылесосах, когда внутреннее пространство аппарата ограничено его размерами, применяют небольшие турбины характерного внешнего вида. Они так же бывают байпасными и прямоточными. Соответственно, ставятся или в пылесосы, или в небольшие поломоечные машины и экстракторы.

Ну и конечно, стоит упомянуть, что двигатели, в зависимости от оборудования, куда они устанавливаются, бывают различной мощности и разного электрического напряжения. Самые распространенные моторы переменного тока на 220 В, и постоянного тока на 12В, 24В, 36В, 48В. По п отребляемой мощности двигатели бывают от 300 Вт (турбины постоянного тока на поломойках) до 1600 Вт (моторы переменного тока на больших пылеводососах).