Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Изучаем основные неисправности турбокомпрессоров и технологии их восстановления.

Многие автомобилисты с опаской относятся к ремонту турбокомпрессоров. И не без оснований. 

При этом производители разрешают ремонтировать некоторые турбины и даже выпускают оригинальные комплектующие, а иные и вовсе занимаются промышленным восстановлением агрегатов. Причиной же невысокого ресурса перебранных турбин зачастую является пресловутый человеческий фактор.

Презумпция невиновности

Турбокомпрессор (ТК) работает на перекрестке нескольких систем двигателя, и его здоровье зависит от исправности других узлов.

Поэтому при появлении любых нареканий по поводу работы ТК важно провести вдумчивую диагностику узла в составе мотора.

Диагностика необходима и в случае выхода турбины из строя — она послужит гарантией, что новая или отремонтированная турбина не преставится через пару тысяч километров.

• 
• Даже ветошь, забытая во впускной системе при обслуживании машины, может повредить крыльчатку вала, не говоря уже о потерянных болтиках или шайбах.
• 

Один из примеров характерного разрушения компрессорного колеса при перекруте турбины. Опытный мастер может определить этот пагубный режим и по особенному износу лопаток и вала.

1. 
2. Полное закоксовывание подводящей масляной трубки характерно для бензиновых турбин из-за более высоких температур по сравнению с дизельными.
3. 

Классика жанра — перегрев вала турбины из-за масляного голодания. Обработке или восстановлению ­он не подлежит.

Сначала с помощью компьютера проверяют систему управления двигателем в целом и отдельные датчики. Абсолютное большинство турбин оборудовано механизмом регулирования давления наддува; его сбой запросто может быть следствием банальной неисправности — например, неправильного сигнала от расходомера воздуха.

Нередки случаи, когда из-за игнорирования такой диагностики в профильные компании по ремонту ТК привозят… исправные агрегаты.

Здоровье турбины зависит от герметичности систем впуска и выпуска двигателя и давления в них.

Если, к примеру, забиты нейтрализатор и воздушный фильтр, манометры покажут повышенное разрежение на впуске и увеличенное противодавление на выпуске. Работа в таких условиях серьезно сокращает ресурс внутренних элементов ТК: подшипников, уплотнителей и самого вала.

При больших перепадах давления турбина из-за конструктивных особенностей начинает сильнее гнать масло на впуск — патрубок и впускной трубопровод покрываются жирным налетом.

Негерметичность систем впуска и выпуска также вызывает опасные перепады давления. А банальная экономия на замене воздушного фильтра или несвоевременное устранение подсоса воздуха за его корпусом приводят к износу компрессорного колеса турбины. Его лопатки стачиваются попадающими внутрь частицами песка.

Или из-за непредвиденного разрушения деталей мотора, когда, например, отваливается электрод от свечи. Вал турбины вращается с огромной скоростью, и попадающие на крыльчатки инородные предметы значительно их деформируют, из-за чего турбину может даже заклинить.

В итоге ротор ломается пополам от скручивания. В этом случае ремонтировать агрегат бессмысленно.

Более серьезные последствия проблем в системе смазки. Глубокие задиры на валу в местах посадки подшипников и даже в зоне газодинамического уплотнения.

Пошатали вал турбины рукой и не почувствовали никакого люфта? Не радуйтесь. Возможно, закоксовались масляные зазоры в опорных подшипниках — и дни узла сочтены.

Упорный подшипник вала турбины страдает ­из-за критического перепада давления на сторонах впуска и выпуска. Это приводит к увеличению осевого люфта ротора со всеми вытекающими.

У турбин бензиновых двигателей на седлах байпасного клапана часто появляются трещины. Благо, опытные мастера освоили технологию их надежного заваривания.

К характерным повреждениям крыльчаток и вала приводит так называемый перекрут турбины, то есть превышение допустимых оборотов. Речь не только о неграмотном чип-тюнинге — перекрут может быть спровоцирован и обидным стечением обстоятельств.

Например, из-за ошибочных показаний датчика расхода воздуха с запаздыванием срабатывает механизм регулирования давления наддува.

ТК работает в очень жестких условиях (взять хотя бы термическую нагрузку), и даже незначительное отклонение от допустимых режимов приводит к непоправимым последствиям.

Материалы по теме

Описанные причины отказов турбин встречаются не так часто, основная доля приходится на неисправности в системе смазки ТК.

В зазорах между валом турбины и его подшипниками должен присутствовать масляный клин, иначе происходит перегрев и износ валов, подшипников и уплотнений — вследствие контактной работы элементов.

Чаще всего смерть турбины наступает из-за банального масляного голодания и посторонних частиц в масле.

ТК очень чувствителен к чистоте и качеству масла — больше, чем мотор. Во многом потому, что этот узел работает в тяжелых температурных режимах. В частности, на бензиновых двигателях отработавшие газы разогреваются аж до 1000 °C. Поэтому увеличенные интервалы замены масла и экономия на фильтре первым делом сокращают ресурс ТК.

Масляное голодание турбины имеет массу причин, о которых мало кто задумывается. Одна из распространенных — закоксовывание подводящей трубки. Зачастую она забивается полностью — и ТК работает на сухую. Не менее важна исправность масляного насоса двигателя, а также системы вентиляции картера. Часто именно из-за нее турбина незаметно умирает.

Масло в корпус подшипников ТК поступает под давлением около 4 бар, а сливается из него в поддон двигателя самотеком. И даже незначительное повышение давления картерных газов сильно ограничит расход смазки через турбину, снижая несущую способность ее пленки, и приведет к ее просачиванию через уплотнения.

Нередко это происходит из-за неисправного клапана вентиляции.

• 
• Износ опорных подшипников как следствие работы на состарившемся масле и наличия посторонних частиц в системе смазки не только турбины, но и двигателя.

При серьезных повреждениях корпуса восстанавливать турбину экономически нецелесообразно. Скорее всего, внутри всё гораздо плачевнее.

Многие ремонтники не учитывают все эти моменты, когда ставят турбину после диагностики или ремонта на двигатель. Как минимум, нужно исключить ее работу на сухую в первые секунды после пуска мотора. Для этого в корпус подшипников загодя заливают масло.

Если не обращать внимания на перечисленные нюансы, турбина долго не протянет. А ремонтники, естественно, обвинят в недобросовестной работе тех, кто восстанавливал узел. Вот и боятся люди ремонтировать турбины.

Восстановлению подлежит

Производители турбин основательно подходят к их ремонту на своих производственных мощностях. Дальше всех в этом деле продвинулась фирма Honeywell (бренд Garrett).

При восстановлении специалисты меняют картридж турбины (центральный корпус в сборе с валом, подшипниками и крыльчатками) и механизм регулирования давления наддува. Старые неповрежденные корпусы (холодную и горячую улитки) очищают и устанавливают обратно.

На выходе имеем практически новый компрессор с полноценной заводской гарантией. Но даже Garrett восстанавливает турбины далеко не всех моделей своей линейки.

Большинство сторонних ремонтных фирм используют заводской метод восстановления турбин, как наиболее эффективный и надежный.

Картридж они меняют по умолчанию, а механизм регулирования давления наддува — по результатам осмотра. Во многом поэтому переборка компрессора на стороне обходится значительно дешевле заводской.

Некоторые фирмы даже формируют фонд восстановленных турбин наиболее популярных моделей и дают на них собственную гарантию.

Картридж — сборный узел, готовый к установке. Изготовители турбин и известные производители заменителей проводят полную проверку этого элемента, включая его балансировку.

Она сбивается, стоит лишь открутить от вала компрессорное колесо. Поэтому замена картриджа в сборе уберегает от ошибки при сборке или замене отдельных элементов.

Балансировочный стенд — дорогое удовольствие, и далеко не все ремонтные фирмы могут себе его позволить.

Электронные исполнительные механизмы в регулировке давления наддува доставляют массу хлопот. Уж очень много подводных камней обнаруживается при попытках их ремонта.

Опытный мастер в состоянии грамотно собрать обновленный узел при наличии необходимого оборудования. Не жалейте изношенные, перегретые или поврежденные валы и крыльчатки. При отклонении от нормы — только замена новыми.

Отказывайтесь и от деталей кустарного изготовления, выточенных в соседней мастерской (такие предложения по-прежнему встречаются).

До износа корпусов турбины дело доходит редко. Если повреждения, например, от касания крыльчаток незначительны, их можно зашлифовать. Иногда встречаются и трещины горячих улиток.

Они выполнены из чугуна, и в принципе их можно заваривать. Ограничения — размер повреждения и его местоположение: в некоторых случаях просто невозможно подобраться к трещине, чтобы надежно ее залатать.

При серьезных дефектах корпус меняют, причем часто на бэушный.

При сборке картридж балансируют несколько раз. Сначала проверяют биение вала в сборе с турбинным колесом — они соединены сваркой трением. На финишном этапе проводят балансировку готового картриджа.

Кольцо с лопатками изменяемой геометрии соплового аппарата для дизельных турбин продают как отдельную запчасть. При отсутствии оригинального элемента всегда можно найти добротный заменитель.

На большинстве дизельных турбин установлена система изменяемой геометрии соплового аппарата. Кольцо с подвижными лопатками доступно как отдельная запчасть, а вот с новомодными электронными исполнительными механизмами есть сложности. Производители турбин формально запрещают их ремонт и не выпускают запчасти. Однако китайских заменителей уже предостаточно.

И даже если найти деталь с таким же номером, нет никакой гарантии, что электронный исполнительный механизм будет работать корректно.

Немного легче ремонтировать бензиновые турбины. У них давление наддува регулирует в основном байпасный клапан с пневмоприводом. Внешние элементы доступны как отдельные запчасти.

А вот сам клапан и его ось, проходящая сквозь корпус, неразборные. Если они повреждены, придется подбирать новую или походившую горячую улитку.

После сборки важно правильно отрегулировать механизм — это под силу только професси­оналам.

МАСЛОГОНЩИКИ

Даже исправная турбина хоть немного, но гонит масло во впускную систему двигателя, что не скрывают даже производители ТК. Это явление обусловлено особенностями конструкции и работы узла.В турбине вместо сальников на концах вала используют газодинамические уплотнения.

Их задача — изолировать центральный корпус ТК от впускной и выпускной систем двигателя, то есть от холодной и горячей улиток.

Давление отработавших газов и впускного воздуха в определенных режимах работы мотора очень высокое, и без уплотнений они «наддували» бы картер двигателя через сливную масляную трубку турбины.По принципу работы и конструкции газодинамические уплотнения схожи с поршневыми компрессионными кольцами.

В некоторых режимах работы любой турбины возникает сочетание высокого давления отработавших газов и чрезмерное разрежение на впуске. Из-за такого перепада давления возможен прорыв части газов из горячей улитки в холодную.

Вместе с собой на «впускную» сторону они переносят и масляный туман, который выходит из корпуса подшипников и идет на слив. Это и вызывает запотевание стыков патрубков турбины.

Объем «маслогона» не нормируется — он зависит от конкретной модели турбины и режимов работы двигателя.

В оригинальный ремкомплект от производителя турбин входят все необходимые запчасти, и качество их гарантировано.

Правила игры

Производители турбин дают годовую гарантию на восстановленные узлы при цене на 15–20% ниже, чем у новых ТК. Сторонние ремонтные фирмы обычно сокращают гарантийный срок до полугода, зато перебранные ими турбины вполовину дешевле новых. Кстати, разброс цен на новые оригинальные ТК велик: от 23 000 до 90 000 рублей.

Всё зависит от сложности конструкции конкретной турбины и ее соответствия определенной марке автомобиля — переплачивать обычно приходится за бренды. Обновление ремкомплекта турбины обходится в 8000–11 000 рублей, с учетом стоимости запчастей и работ. За замену картриджа в сборе возьмут 15 000–18 000 рублей.

При высоких ценах на новые турбины такой ремонт более чем оправдан.

Выбирая ремонтную фирму, ориентируйтесь на ее рыночный стаж и отзывы. Наиболее опытные и клиентоориентированные компании занимаются этим бизнесом около двадцати лет. Не ведитесь на слишком низкие цены и неестественно длинную гарантию на восстановленные турбины.

А еще полýчите полноценную гарантию на восстановленную или новую турбину и на проведенные работы.

Мануальная диагностика

В народе очень распространена диагностика турбины проверкой на ощупь люфта ее вала. Однако результаты такой диагностики часто приводят к неправильным выводам. Всё дело в хитрой конструкции узла.Оба опорных подшипника вала установлены в центральном корпусе ТК с масляным зазором.

Он предусмотрен и в паре ротор — подшипник. При работе мотора и турбины зазоры под давлением заполняются маслом, в результате вал всплывает на смазке и вращается без контакта с подшипником. Когда двигатель заглушен и давления в масляной магистрали нет, ротор ложится на подшипник.

Поэтому даже на некоторых новых ТК при пошатывании вала рукой в радиальном направлении ощущается люфт.У турбин каждой модели — определенное расстояние между опорными подшипниками и зазоры в них. Потому величина радиального люфта в каждом случае своя.

И судить о состоянии ТК по этому показателю категорически неверно. Если на корпусе нет следов от контакта с крыльчатками, величину люфта необходимо замерить и сопоставить с допустимыми отклонениями, а уже потом делать какие-то выводы. Полное отсутствие люфта не говорит об исправности турбины.

Возможно, попросту закоксовались зазоры в подшипниках, - жить такому агрегату недолго.

Источник

Источник: https://koleso.temaretik.com/1079526187535173982/vsyo-pro-turbokompressory-ili-nagnetatel-obstanovki/

Устройство автомобиля – "Турбокомпрессор или приводной нагнетатель?"

КАКИМ ОБРАЗОМ турбокомпрессоры и приводные нагнетатели поднимают отдачу мотора? Они “заталкивают” в цилиндры дополнительный воздух, создавая положительное давление на впуске. Стремясь приготовить рабочую смесь оптимального состава, система управления двигателем также увеличивает подачу топлива. Поэтому при сгорании такого состава выделяется больше энергии и повышается мощность двигателя.

Турбокомпрессоры

“Турбодопинг” позволил поднять мощность 2,3-литровой “четверки” “Mazda 6 MPS” с базовых 160 до 260 л.с.

Обновленный “BMW X3” может похвастать новейшей трехлитровой дизельной “шестеркой” с двойным последовательным турбонаддувом.

ЭТИ УСТРОЙСТВА очень популярны. Их применяют на самых разных автомобилях, начиная с японских городских микролитражек вроде “Mitsubishi i” или “Subaru R1” и заканчивая такими спортивными монстрами, как “Saleen S7”.

В качестве источника энергии в турбокомпрессорах используются выходящие из цилиндров с большой скоростью и давлением отработавшие газы двигателя. Они вращают турбинное колесо, закрепленное на одном валу с насосным, которое, в свою очередь, нагнетает во впускной коллектор дополнительный воздух.

Турбокомпрессоры просты, относительно недороги и обладают высоким КПД, поскольку они не требуют дополнительного источника энергии. У этого вида нагнетателей есть свои особенности.

Например, чем быстрее крутится коленвал, тем больше образуется выхлопных газов. Соответственно растет частота вращения турбины.

Как правило, роль предохранителя выполняет специальный перепускной клапан. При достижении заданного давления он открывает путь выхлопным газам в обход турбины.

Регулируя сжатие пружины, можно выбирать момент срабатывания клапана.

На современных двигателях обычно эту заботу берет на себя электроника, которая в зависимости от нагрузки на двигатель, его частоты вращения и множества других параметров управляет работой наддува.

Еще турбокомпрессоры отличаются большой инертностью. При малых оборотах коленвала давления выхлопных газов недостаточно, чтобы раскрутить турбину до необходимой для эффективной работы скорости, поэтому при резком ускорении происходит небольшой провал, так называемая турбояма (или турболаг). И только после 2.500-3.000 об/мин наддув “просыпается” и начинает выполнять свои функции.

На моторе “Porsche 911 Turbo” используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией.

“MercedesBenz S65 AMG” оснащен двигателем V12, на каждом ряду цилиндров которого установлен свой турбокомпрессор.

Если же применить турбину небольшого размера, с малой инертностью, то ее производительности не хватит на высоких скоростях. Надо увеличивать частоту вращения. А прочность материалов небезгранична…

Поэтому инженерам приходится идти на компромиссы. К примеру, устанавливать на двигатель последовательно два турбокомпрессора: один маленький, другой побольше. Первый работает на малых оборотах, увеличивая крутящий момент и предотвращая появление турбоямы.

Более производительное устройство включается в работу при большей частоте вращения, когда потенциал младшего “напарника” иссякает. Есть и переходный режим, когда обе турбины работают одновременно. Подобную схему можно встретить, скажем, на новом “BMW X3”.

Другой способ борьбы с турболагом – компрессоры с изменяемой геометрией. В них направление потока выхлопных газов и сопротивление коллекторов их движению регулируется специальными заслонками или диафрагмами. Электроника управляет ими таким образом, чтобы турбина всегда поддерживала оптимальные рабочие обороты. Такое техническое решение применено, например, на “Porsche 911 Turbo”.

Эти меры удорожают и усложняют конструкцию турбокомпрессоров, но на сегодняшний день они пока популярнее приводных механических нагнетателей. Ведь почти все современные дизели оснащены именно турбонаддувом.

Приводные нагнетатели

Приводные компрессоры “Lysholm” в основном применяются на спорткарах вроде “Ford GT”.

Инженеры “Jaguar” предпочитают увеличивать отдачу моторов с помощью нагнетателей типа “Roots”. На фото – “Jaguar XJR”.

ОНИ ПРИВОДЯТСЯ механической передачей от коленвала двигателя. Соответственно производительность наддува напрямую зависит от частоты вращения мотора. То есть компрессор всегда обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Приводные нагнетатели появились больше 100 лет назад, за это время создано множество их типов, но на автомобилях применяются в основном три: роторные (“Roots”), винтовые (“Lysholm”) и центробежные. Первые два подают воздух с помощью двух вращающихся цилиндрических роторов особой формы, а третий – лопатками крыльчатки.

Компрессоры “Roots” просты по конструкции, поэтому широко распространены на легковых машина х от “Mini” до “Jaguar”. Особенно популярны эти нагнетатели у спецов “Mercedes-Benz”, оснащающих ими многие свои модели.. На другой чаше весов – небольшой КПД, шумная работа и сильный нагрев. Поэтому “Roots” используют в основном для создания положительного давления не более 0,5-0,6 бара.

Нагнетатели “Lysholm” высокопроизводительны, компактны, отличаются высокой надежностью и хорошим КПД. Они могут создавать давление до одного бара и даже выше.

Этим объясняется их распространенность на мощных скоростных машина х вроде “MercedesBenz SLR McLaren” или “Ford GT”. Но роторы сложной формы дороги в производстве.

Центробежные устройства во многом похожи на турбокомпрессоры. Они компактны, недороги и долговечны, но их КПД не очень велик. К тому же на малых оборотах “центробежники” не очень эффективны. На серийных моделях такие устройства используются достаточно редко. Гораздо чаще их применяют тюнинговые ателье и фирмы, производящие эксклюзивные автомобили. Характерный пример – “Koenigsegg”.

Несмотря на определенные преимущества перед турбокомпрессорами, нагнетатели не столь популярны. Главным образом из-за больших размеров (в тесноте подкапотного пространства расположить их непросто), повышенной шумности, а также необходимости специального привода, который забирает часть мощности у двигателя и увеличивает расход топлива.

Последнюю проблему отчасти помогают решить различные муфты, управляемые электроникой. На определенных режимах они отключают коленвал от механического нагнетателя, экономя горючее.

Союз двух схем

Симбиоз приводного нагнетателя и турбонаддува позволил снять с 1,4-литрового мотора “Volkswagen Golf GT” 170 л.с.

Производителям эксклюзивных автомобилей полюбились центробежные нагнетатели. Компания “Koenigsegg”, например, устанавливает такие на модель “CCR”.

ПОКА двигателисты всего мира спорят о преимуществах и недостатках различных схем наддува, “Volkswagen” выпустил “Golf GT”. Мотор этого автомобиля уникален тем, что оснащен как турбонаддувом, так и приводным нагнетателем типа “Roots”.

На малых оборотах двигателя работает “Roots”, позволяя турбине раскрутиться до рабочих частот. Затем нагнетатель автоматически отключается, передавая эстафету турбонаддуву. В результате “четверка” скромного рабочего объема 1,4 л выдает 170 л.с.!

Похоже, будущее за такими “гибридными” системами, позволяющими соединить положительные качества известных конструкций и устранить их негативные свойства.

Источник: http://www.MotorPage.ru/infocenter/autoconstruction/Turbokompressor_ili_privodnoj_nagnetatel.html

Компрессор или турбина что лучше выбрать для автомобиля: преимущества и недостатки этих агрегатов

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Но для начала разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

Видео: устройство и принцип работы винтового компрессора.

Так, переходим к турбо-наддуву, чтобы определиться, что лучше компрессор или турбина.

Принцип работы турбины

Турбина работает за счёт энергии отработавших газов. Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора.

Выхлопные газы с большей скоростью вращают колесо турбины на валу, а в другом конце вала находится центробежный насос, который нагнетает больше воздуха в цилиндры.

Чтобы охладить сжатый турбиной воздух, используют дополнительный радиатор — интеркулер.

Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

• турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
• на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
• переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Что же лучше — компрессор или турбина

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как в отличие от турбины, компрессор независимый агрегат.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А что бы настроить компрессор не нужно больших усилий, или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности, развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессор), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров, моторы оборудованные нагнетателями с механическим приводом имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же требуется для её установки, немало дополнительного оборудования. Компрессору же, нужен только дополнительный привод.

• Видео: как работает турбина и компрессор.
• В любом случае решать вам, что лучше компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества, и сделайте правильное решение!

(1 раз, оценка: 5,00 из 5) Загрузка…

Источник: http://avto-i-avto.ru/tyuning-avto/kompressor-ili-turbina-dlya-avtomobilya.html

Электрический турбонагнетатель и электрический механический нагнетатель: в чем разница

Что такое турбонаддув знают те, кто любят впихивать одну деталь в другую, то есть мы с вами. Совсем недавно появились электрические варианты турбины и нагнетателя с механическим приводом (или суперчарджера). Что представляют из себя электрические варианты этих компрессоров и как они работают? 

Прежде чем мы перейдем к обсуждению, давайте освежим наши знания о работе турбин и суперчарджеров.

По сути, оба эти устройства увеличивают плотность топливовоздушной смеси, которая поступает в двигатель внутреннего сгорания, где происходит компрессия и возгорание смеси.

  Чем выше плотность топливовоздушной смеси, тем мощнее будет ход поршня и работа двигателя, даже без увеличения физического объема цилиндров двигателя.

Именно поэтому небольшие двигатели с турбонаддувом оказываются мощнее своих более крупных аналогов: двигатель получает больше мощности от каждого хода поршня.

Как можно увеличить эту плотность? Посредством компрессии поступающего воздуха при помощи нагнетателя. Если нагнетатель работает от ременного привода двигателя, то это нагнетатель с механическим приводом.

Если же от турбины, которая извлекает энергию из потока выхлопных газов, то это турбонагнетатель.

Недостаток турбонагнетателя заключается в том, что двигателю нужно некоторое время, чтобы произвести достаточное количество выхлопных газов. Эта досадная заминка называется турбояма. У суперчарджера нет такой задержки, но, чтобы раскрутить турбину, двигателю тоже нужно время, что сказывается на его эффективности. 

Можно предположить, что если к этим системам была добавлена «электрическая» функция, то этих недостатков больше не будет. И это будет правдой. 

На самом деле, я хочу рассказать о трех механизмах: электрический механический наддув, электрический турбонаддув и ту ерунду, которую продают в Интернете. Сразу избавляемся от того, что предлагают в Интернете. А что именно предлагают, например, на eBay можно посмотреть по ссылке.

Сразу скажу, что это не вариант сделать свой PT Cruiser еще мощнее. Это способ присоединить бесполезный откачивающий насос или вентилятор от компьютера к воздухозаборнику непонятно с какой целью. Вы все равно не увидите никаких изменений. Все эти штуки, которые соединяются с вашей 12-вольтовой электрической системой, чтобы запустить «компрессор» — полная дрянь.

В лучшем случае, эти чудеса техники соединятся с генератором, чтобы запустить бесполезный вентилятор, у которого все равно не хватит мощности для нормальной компрессии. Скорее всего, вы, наоборот, потеряете немного мощности из-за ограниченного потока нагнетаемого воздуха. Как говорится, не дайте себя обмануть. 

Источник: http://www.1gai.ru/publ/518646-elektricheskiy-turbonagnetatel-i-elektricheskiy-mehanicheskiy-nagnetatel-v-chem-raznica.html

Турбонаддув и компрессор — отличия ?

Основное различие турбины и компрессора — это принцип работы.

Турбина приводится в движение отработанными выхлопными газами, в то время как компрессор раскручивается самим двигателем, от чего его также называют механическим нагнетателем.

Именно с особенностями работы и связаны преимущества и недостатки двух устройств, устанавливающихся с целью увеличения производительности силового агрегата.

Более простой по своей конструкции компрессор чаще всего вращается ременным приводом от двигателя.

Главное достоинство такого типа нагнетателя — это постоянная работа, вне зависимости от оборотов мотора. Кроме того среди плюсов можно выделить неприхотливость работы, более низкую стоимость по сравнению с турбиной, относительную легкость монтажа и широкий ассортимент в выборе.

К минусам можно отнести ограниченную мощность и более низкий процент КПД при одновременном увеличении расхода топлива, так как мотор будет тратить дополнительную энергию на привод компрессора. rnrnБолее сложный турбонагнетатель состоит из двух крыльчаток.

Первая крыльчатка крутится за счет выхлопных газов и через вал обеспечивает движение второй, которая и всасывает воздух.

Основное преимущество данного устройства в том, что оно обладает большим процентом КПД и позволяет значительно увеличить мощность силового агрегата, при этом его расход топлива останется неизменным.

Самый же главный недостаток заключается в наличии так называемого турболага или турбоямы, при котором на низких оборотах работа турбины не ощущается. Связано это с тем, что низкий поток выхлопных газов не способен достаточным образом раскрутить крыльчатку, а потому воздух либо не всасывается, либо всасывается в недостаточном объеме.

Дороговизну и сложность конструкции также можно отнести к недостаткам турбонагнетателей. Особенности конструкциями турбины также является необходимость использования качественного масла, постоянный контроль его уровня и своевременная замена.

После работы, особенно долгой или в режиме повышенных оборотов, турбированный двигатель требует минутного отдыха на холостых оборотах.

Кроме того для борьбы с этим недостатком могут использоваться две или более турбины разных размеров (малые работают на низких оборотах, а большие — на высоких) и турбины с изменяемой геометрией.

Турбина

Компрессор

Источник: https://avtoexperts.ru/question/turbonadduv-i-kompressor-otlichiya/

Разница между механическим турбонагнетателем и турбокомпрессором !

Разница между механическим турбонагнетателем и турбокомпрессором !

Задача любого компрессора – увеличение количества воздуха, подаваемого в цилиндры.

А, как известно, чем больше воздуха вберет в себя мотор, тем больше он может сжечь топлива, и тем выше будет его крутящий момент. Однако от современного двигателя требуется не только высокая отдача, но и легкость управления.

А на это влияют такие параметры, как четкость откликов на нажатие педали газа, равномерность тяги в широком диапазоне оборотов. И здесь результат уже существенно зависит от вида нагнетателя.

Механический компрессор

   Идея улучшить наполнение цилиндров с помощью компрессора с приводом (как правило, ременным) от коленчатого вала появилась почти одновременно с рождением самого двигателя внутреннего сгорания, то есть в конце 19-го века. А уже в 20-ых годах следующего столетия были выпущены первые компрессорные автомобили.

   Столь быстрому успеху механических компрессоров способствовала их относительная простота и долговечность. При этом наиболее удачным из них оказался нагнетатель, изобретенный братьями Рутс: воздух в нем сжимается двумя роторами, вращающимися в противоположные стороны со скоростью до 20000об/мин.

   Достоинства и недостатки механических нагнетателей обусловлены их жесткой связью с валом мотора. К преимуществам относится эффективный наддув, начиная уже с холостых оборотов двигателя, а так же постоянное поддержание высокого давления во впускном коллекторе, благодаря которому автомобиль следует за педалью газа без каких-либо задержек.

   Главный же недостаток – это отбор мощности у мотора, и, соответственно, увеличение расхода топлива. Причем на мощных компрессорных двигателях эти потери составляют далеко не один десяток лошадиных сил. Но разве можно считать недостатком потребность устройства в энергии для работы? Оказывается можно, ведь есть турбокомпрессоры!

ТУРБОКОМПРЕССОР

   Разумеется, турбонагнетатель – не “вечный двигатель”, но, в отличие от механического компрессора, для сжатия воздуха он использует “бесплатную” энергию выхлопных газов.

Действительно, когда в двигателе в конце такта расширения открывается выпускной клапан, то нагретые до 1000 градусов отработавшие газы вырываются из цилиндра под давлением около пяти бар.

Поэтому вполне логично поставить на их пути турбину, которая могла бы совершать какую-то полезную работу. Например, нагнетать воздух в цилиндры, как предложил еще 1905 году инженер Альфред Бюи.

   Однако в производстве такие агрегаты отнюдь не просты, ведь подшипники вала должны выдерживать крайне высокие температуры и огромные, до двухсот тысяч оборотов в минуту(!), скорости вращения. Из-за этого приходится, например, включать турбокомпрессор в единую систему смазки двигателя.

   Другой проблемой турбонаддува является его инерционность, то есть задержки между нажатием водителя на газ и началом интенсивного разгона — драгоценное время уходит на раскручивание турбины. А при низких оборотах двигателя турбокомпрессор и вовсе оказывается беспомощным – потока выхлопных газов просто не хватает для интенсивной раскрутки ротора.

ПЕРСПЕКТИВЫ

   Одно время механические и турбинные нагнетатели являлись полноценной альтернативой друг другу. Но сейчас, когда счет идет на каждый грамм CO2, их пути расходятся.

Турбокомпрессоры перестали быть исключительно средством установления рекордов мощности: теперь они помогают создавать экономичные компактные, но при этом динамичные моторы, такие как, например, агрегаты Audi TFSI.

А с врожденными недостатками борются с помощью изменяемой геометрии лопастей, или просто установкой вместо одного большого турбокомпрессора двух маленьких, обладающих существенно меньшей инерционностью.

   Что же до механических нагнетателей, то они сдают позиции – уж слишком велики потери мощности.

Однако, подключаясь по мере необходимости, они вполне могут дополнять турбонаддув, устраняя задержки и помогая ему на низких оборотах, что и продемонстрировал Volkswagen своим необычным мотором TSI.

И если этот двигатель пройдет испытание временем, то, может быть, в будущем давние конкуренты – турбонаддув и механический компрессор — вновь встретятся лицом к лицу, но на сей раз уже в качестве партнеров.

Источник: https://masterturbo.ucoz.ru/publ/1-1-0-15

Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает большую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости :).

Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата – компрессора.

Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью — задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.

То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.

Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку «турбо».

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.

Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство – она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина — сложное и дорогое устройство.

Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию – он независимый агрегат и этим все сказано.

Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.

Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.

Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.

Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор…

Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.

Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.

Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости – а, вероятно, таких авто владельцев большинство, – смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.

Источник: https://autodromo.ru/articles/tyuning-dvigatelya-turbina-ili-kompressor-chto-luchshe-ustanovit

Воздушный “компресс”. Что нужно знать о современных видах наддува

Лайфхаки

За долгие годы такие термины, как турбина, наддув, компрессор, нагнетатель, успели плотно войти в обиход практически любого автолюбителя. Давайте разберемся, для чего в цилиндры нужно “вдувать” воздух под давлением и какие устройства для этого вообще используют.

Не секрет, что для работы ДВС нужно закачать смесь из топлива и воздуха в каждый цилиндр, а затем воспламенить ее, чтобы произошел микровзрыв, который, в свою очередь, толкнет поршень и запустит циклический процесс. Как же увеличить отдачу? Да просто устроить взрыв помощней. А вот тут нюанс: если топлива мы можем подать сколько угодно, то вот закачать больше воздуха можно только при помощи специального нагнетателя наддува.

Турбонаддув

Самым популярным и простым таким устройством является классический турбонагнетатель, работающий за счет энергии выхлопных газов. Он состоит из двух частей (“улиток”), внутри которых на одном валу стоят две крыльчатки: турбинная в “горячей” части (контактирует с отработавшими газами) и компрессорная в отдельном “холодном” корпусе.

Турбинное колесо вращается за счет энергии выхлопных газов двигателя, раскручивая тем самым крыльчатку компрессорного колеса. Вот оно, в свою очередь, всасывает в “холодный” корпус разреженный воздух, сжимает его и направляет прямиком в цилиндры: чем больше обороты мотора, тем выше давление на впуске.

Если же воздуха образуется в избытке, то специальный клапан стравливает лишнюю порцию в атмосферу (“блоу-офф“) или направляет его обратно на впуск (“байпас“).

Вроде бы получается, что увеличивать давление наддува с турбиной на выхлопных газах можно до бесконечности: поставил здоровенный нагнетатель и получил большую порцию сжатого воздуха. Но не так все просто… Ведь большая турбина имеет широкие каналы и крыльчатку, которую можно раскрутить только на высоких оборотах мотора.

А маленький нагнетатель, наоборот, на низких оборотах работает отменно, но на высоких просто не успевает прокачивать через себя большую порцию воздуха.

Именно поэтому автомобильные инженеры “играют” с размерами улиток, устанавливают сразу несколько турбин (большую и маленькую) и используют разные хитрые конструкции, чтобы обеспечить компромисс — хорошую тягу турбомотора во всем диапазоне оборотов без задержек и турбоямы.

Твинскрольная турбина

Одним из видов компромиссного наддува можно назвать турбину типа Twin Scroll. Она имеет двойную “горячую” часть, внутри которой есть пара параллельных каналов разного диаметра.

Каждый из них соединен со своей половиной цилиндров и воспринимает от них персональную порцию выхлопных газов для раскрутки единой крыльчатки турбинного колеса: одна доза выхлопов вращает турбинное колесо на низких оборотах (за счет узкого сечения канала первого “горячего” контура), а другая — подает выхлоп в более крупную улитку, которая эффективно работает на повышенных оборотах. В основном твинскрольные нагнетатели нашли применение на малообъемных современных двигателях, где важно получать оптимальный подхват при любой частоте вращения мотора, а также экономить вес и место под капотом. Из недостатков твинскрольной турбины можно отметить сложность конструкции, дороговизну и низкую эффективность работы на высоких оборотах из-за ограничений размера горячей части.

Турбина с изменяемой геометрией

Самым совершенным видом традиционного наддува, который применяется на автомобилях, можно назвать турбокомпрессор с изменяемой геометрией рабочей части (Variable Geometry Turbocharger). Называется он так, поскольку имеет подвижные лопатки вокруг крыльчатки “горячей улитки”.

В зависимости от оборотов двигателя специальный электропривод меняет их угол атаки, имитируя маленькую и большую турбины: на низких оборотах лопатки делают впускной канал “горячки” узким, помогая турбинному колесу быстрее раскрутиться, а по мере увеличения оборотов двигателя тракт приоткрывается, чтобы турбина могла получать необходимую для эффективного наддува порцию выхлопных газов. В отличие от твинскрольного нагнетателя турбокомпрессор с изменяемой геометрией может одинаково эффективно работать на всех уровнях оборотов. Поначалу такой тип наддува устанавливали только на турбодизели, поскольку те выделяют меньше тепла, которое компрессор с изменяемой геометрией не любит. Сейчас же турбину VNT научились использовать и на бензиновых двигателях, в частности, на моторе высокофорсированного спорткара Porsche 911 Turbo.

Механический нагнетатель

Еще до того, как начали применять энергию отработавших газов, для наддува использовали механический нагнетатель (чаще всего его называют просто компрессором или “суперчарджером”).

В классическом виде это устройство представляет собой корпус, в котором продолговатые роторы-лопасти расположены параллельно друг другу и соединены ременным приводом с коленчатым валом двигателя.

Воздух, проходящий между этими винтообразными роторами, сжимается и направляется в цилиндры.

Основное преимущество механического нагнетателя над традиционной турбиной — давление наддува присутствует даже на холостых оборотах двигателя и растет прямо пропорционально частоте вращения коленвала.

Вот поэтому турбоямы у двигателей с компрессором попросту не бывает.

Плюс стоит отметить звук: так как отработавшие газы в процессе наддува не участвуют, звучание двигателя не искажается и сохраняет свой первозданный вид.

Впрочем, не так все прекрасно, поскольку механический нагнетатель отбирает львиную долю мощности у двигателя (порой до 30%) и гораздо тяжелее турбины, а сам наддув с ростом оборотов получается неравномерным (высокая эффективность достигается только на высоких частотах).

Сейчас моторы c механическими нагнетателями можно встретить на некоторых моделях Toyota, Land Rover, Cadillac и Audi, которые имеют под капотом объемные двигатели (более двух литров).

Электрический наддув

В эпоху развития электрокаров и различных электронных систем грех не использовать электрическую тягу и для наддува.

Конструкция электрического нагнетателя проста: электромотор, который питается от аккумулятора, соединен с валом “холодной” компрессорной части классической турбины.

По сути, такая конструкция — идеальный источник нагнетаемого воздуха, поскольку в любой момент может обеспечить максимальное давление на впуске.

Из-за многочисленных трудностей по части бесперебойного питания устройства, на серийные автомобили электротурбину начали ставить только с недавнего времени.

В частности, впервые она появилась на “заряженном” кроссовере Audi SQ7, который оснащен 435-сильным четырехлитовым турбодизелем.

Электронагнетатель на этом моторе “надувает” воздух в цилиндры только на низких оборотах, а дальше подключаются в работу две классические турбины. Такая схема позволяет получить 900 Нм крутящего момента уже в диапазоне от 1000 (!) до 3 250 об/мин.

Кстати, в автоспорте тоже используют электрическую турбину, но немного для других нужд.

Составные схемы наддува

В погоне за максимальной эффективностью турбодвигателей автомобильные инженеры применяют схемы с несколькими турбинами, а порой даже смешивают вместе разные системы наддува. И все это ради одной цели — получить в одном “коктейле” как можно больше преимуществ и избавится от недостатков.

Отдельного обсуждения заслуживает система Twin turbo или просто — двойной турбонаддув. Все его разновидности можно разбить на три типа (двухступенчатый, параллельный и последовательный), каждый из которых подбирается инженерами для конкретного мотора с учетом его конструкции, характеристик и режимов работы.

Двойной параллельный турбонаддув

Самая простая и популярная схема Twin Turbo представляет собой пару одинаковых турбин, каждая из которых подключена к своей половине цилиндров. Оба турбокомпрессора работают параллельно и отдельно друг от друга, но надувают воздух в единый впускной коллектор.

За счет того, что каждая турбина раскручивается от “своих” цилиндров, параллельная схема наддува работает линейно практически во всем диапазоне оборотов, создавая эффект атмосферного двигателя большего объема.

Данный вид турбонаддува можно встретить на большинстве V-образных двигателях (BMW N74 V12 TwinPower Turbo или Mercedes-Benz M278 V8 Biturbo), где нагнетатели чаще всего устанавливаются в развале блока цилиндров для более быстрого отклика турбомотора на нажатие педали газа.

Причем на более современных моторах (например, BMW S63TU от X5 M) обе турбины могут быть твинскрольного типа.

Последовательный Twin turbo

Следующая система также имеет два идентичных турбонагнетателя, но подключены они к одному каналу и включаются по очереди, друг за другом.

Когда блок управления дает команду включить вторую турбину, специальная заслонка открывается и два нагнетателя работают вместе.

Правда, бывает, что двумя турбонагнетателями некоторые автопроизводители не ограничиваются. В частности, компания BMW несколько лет назад установила на свой дизельный мотор сразу три турбины, а двигатели Bugatti Veyron (W16 на восемь литров) и вовсе имеют целый квартет из турбонагнетателей.

Двухступенчатый турбонаддув

Данный схема агрегатного наддува является наиболее сложной и в то же время самой эффективной.

Тут две турбины разного размера установлены последовательно (большая идет следом за маленькой), а процессом наддува руководят специальные перепускные клапана.

Сначала отработавшими газами раскручивается малая турбина, обеспечивающая тягу двигателя на “низах”, а большой нагнетатель параллельно просто пропускает через себя газы и сжатый воздух, находясь в “боевой” готовности.

Так вот, когда обороты повышаются, крупная турбина начинает работать совместно с маленькой. А когда мотор крутится на высоких оборотах, то открываются дополнительные каналы, позволяющие большому нагнетателю во всю силу выдувать воздух на впуск уже без участия малой турбины.

Таким образом, получается что-то вроде адаптивного “живого” наддува, для которого не свойственна турбояма и эффект турболага. Встретить двухступенчатый (или последовательно-параллельный) наддув можно на многих турбодизельных двигателях (Opel 2,0 BiTurbo CDTi или Mercedes-Benz OM651).

Также к данному типу наддува нужно добавить некую комбинированную схему, которую Volkswagen применяет на одной из модификаций своего 1,4-литрового мотора TSI. Такой мотор имеет и классическую турбину, и приводной компрессор.

Работают эти устройства следующим образом: до 3.500 об/мин трудится только механический нагнетатель, прикрывая турбояму.

А с ростом оборотов электроника открывает специальный клапан и в двигатель уже поступает наддув от основной газовой турбины, которая уже успела раскрутиться.

Вывод

В наше время трудно переоценить пользу, которую наддув привносит в автомобильный мир.

Ведь он помогает не только получать практически любую отдачу от мотора, но даже делает мир “зеленее”: применение нагнетателей позволяет уменьшать размеры серийных моторов и тем самым облегчать автомобили, чтобы в конечном счете сократить расходы топлива и количество вредных выбросов в атмосферу. Впрочем, вышеупомянутые возможности — это только начало, поскольку потенциал наддува до конца так еще и не раскрыт…

Алексей Дергачев

Источник: https://autorambler.ru/razborka/vozdushnyy-kompress-chto-nuzhno-znat-o-sovremennyh-vidah-nadduva.htm