Что такое турбина, принцип работы турбокомпрессора в автомобиле

Флюгер для увеличения тяги

Этот усилитель в отличие от предыдущего может вращаться вокруг дымохода. Принцип работы устройства заключается в его реагировании на воздушные потоки, в результате чего от любого дуновения ветра усилитель тяги принимает соответствующее направление. В специальные решетки задувается воздух, что создает постоянное разряжение в трубе.

Демонстрируемое изделие может работать при любых погодных условиях. Оно реагирует даже на небольшое дуновение ветерка. Изобретенное приспособление улучшает КПД котла горения, примерно на 20%. Если установить его на трубу, то не нужно будет делать дымоход очень длинным, можно сократить его видимую над крышей часть.

Пару слов о китайских электро турбинах

Самодельная антенна для автомагнитолы своими руками

Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно — что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.

Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.

Подготовка к установке турбины

Желательно изначально продумать все этапы данной операции, поскольку для этого требуется особая подготовка. Если вы не являетесь новичком, то установка турбокомпрессора в домашних условиях не станет для вас очень сложной процедурой. В противном случае, готовьтесь к трудностям, которые обязательно возникнут.

Перед тем, как приступить к установке нагнетателя, нужно очистить поверхность двигателя от скопившейся пыли и грязи. Позаботьтесь о том, чтобы частицы пыли не попали в трубопроводы турбины для подачи масла. Помимо этого, многие специалисты рекомендуют провести замену масла и фильтрующих элементов (воздушный и масляный).

Принцип действия турбонаддува

Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.

Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.

Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.

Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.

Как работает турбонаддув в машине

Энергия отработанных выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под воздействием газов вращается в своем корпусе, имеющем особую форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура здесь весьма высока, а потому корпус и сам ротор турбины вместе с ее крыльчаткой выполняются из жаропрочных сплавов, способных выдерживать длительное высокотемпературное воздействие. Также в последнее время для этих целей используются керамические композиты.

Компрессорное колесо, вращаемое за счет энергии турбины, осуществляет всасывание воздуха, его сжатие и последующее нагнетание в цилиндры силового агрегата. При этом вращение компрессорного колеса также производится в отдельной камере, куда попадает воздух после прохождения через воздухозаборник и фильтр.

Как турбинное, так и компрессорные колеса, как уже говорилось выше, жестко закрепляются на роторном валу. При этом вращение вала производится с помощью подшипников скольжения, которые смазываются моторным маслом из основной системы смазки двигателя.

Подача масла к подшипникам производится по каналам, которые располагаются непосредственно в корпусе каждого подшипника. Для того, чтобы герметизировать вал от попадания масла внутрь системы, используются специальные уплотнительные кольца из жаростойкой резины.

Безусловно, основной конструктивной сложностью для инженеров при проектировании турбонагнетателей является организация их эффективного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых моторах, где тепловые нагрузки наиболее высоки, нередко применяется жидкостной охлаждение нагнетателя. При этом корпус, в котором расположены подшипники, включается в двухконтурную систему охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Его предназначением выступает охлаждение поступающего воздуха. Наверняка многие из читателей этого материала зададутся вопросом о том, зачем охлаждать «забортный» воздух, если его температура и так невелика?

Ответ кроется в физике газов. Охлажденный воздух увеличивает свою плотность и, как результат, возрастает его давление. При этом конструктивно интеркулер представляет собой воздушный либо жидкостный радиатор. Проходя через него, воздух снижает температуру и увеличивает свою плотность.

Важной деталью системы турбонаддува автомобиля выступает регулятор давления наддува, представляющий собой перепускной клапан. Он применяется с целью ограничить энергию отработавших газов двигателя и направляет их часть в сторону от колеса турбины, что позволяет регулировать давление наддува

Привод клапана может быть пневматическим или электрическим, а его срабатывание осуществляется за счет сигналов, получаемых от датчика давления наддува, которые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Именно электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие или закрытие клапана в зависимости от данных, получаемых датчиком давления.

Помимо клапана, регулирующего давление наддува, в воздушном тракте непосредственно после компрессора (где давление максимально) может монтироваться предохранительный клапан. Целью его использования является защита системы от скачков давления воздуха, которые могут быть в случае резкого перекрытия дроссельной заслонки двигателя.

Избыточное давление, возникающее в системе, стравливается в атмосферу с помощью так называемого блуофф-клапана, либо направляется на вход в компрессор клапаном типа bypass.

Особенности проверки турбины в дизеле

Диагностика турбины должна осуществляться опытными мастерами на СТО, где есть высокоточное профессиональное оборудование, инструменты и прочие приспособления. Однако, попасть быстро к специалистам получается далеко не всегда. В такой ситуации можно осмелиться осуществить самостоятельную проверку.

Визуальный осмотр автомобиля зачастую бывает достаточным для того, чтобы определить наиболее распространенные типы поломок

Особое внимание стоит уделить цвету выхлопов:

• белый дым – свидетельство о нарушении проходимости воздушных каналов либо маслопровода
• выхлопы с копотью – говорят об утечке в области механизмов для подачи воздуха
• сизый дым – признак протекания масла в турбине.

Второй этап проверки проводится после прогревания мотора. При резком включении и выключении мотора нужно подержать патрубок. Если наблюдается вздутие последнего из-за накопления воздуха, то турбина в порядке. В обратном случае — нужен ремонт.

Состояние турбокомпрессора может красноречиво свидетельствовать о наличии неполадок. Масляные следы, пятна, влага на корпусе или узлах – эти «симптомы» также являются признаками проблем. При их обнаружении стоит обратиться в СТО для более детальной диагностики, а также оперативной и эффективной ликвидации неисправностей.

Назад Далее

Устройство паровой турбины

Паротурбинная установка – считается главным типом двигателей на современных тепловых и атомных электрических станциях, которые вырабатывают 85 – 90% электрической энергии, потребляемой по всему миру.

Вид и устройство паротурбинной установки

Паровые турбины выделяются большой быстроходностью. Она в основном равна 3000 об. мин., и имеют при этом сравнительно небольшие размеры и массу. В сегодняшней промышленности сегодня выпускают турбоагрегаты разных мощностей, даже такие, где в одном агрегате при высокой экономности более тысячи милионов ватт.

Изобретен этот аппарат издревле. В его создании участвовали многие ученые мужи. В Российской Федерации основоположником строительства паровых турбин в большинстве случаев считают Поликарпа Залесова, который внедрял данные строения в Алтайском крае в начале девятнадцатого столетия.

Паровые турбины разделяют на:

• Конденсационные;
• Теплофикационные;
• Специализированного назначения;
• Оживленные;
• Реактивные;
• Активно-раективные.

Самая популярная – конденсационная турбина – не прекращает работу с выпуском отработанного пара в конденсатор с глубоким вакуумом. От промежуточных ступенек ее турбин, в основном, берется определенное количество пара в целях регенерации. Основное назначение конденсационных установок – выработка электрической энергии.

Турбонаддув на дизельных моторах

Производители дизельных двигателей сразу взяли в оборот турбонаддув совсем не зря. Характеристики работы дизельного двигателя идеально подходят для турбокомпрессора. Дизель имеет высокую степень сжатия, и как следствие, низкую температуру сгорания топлива. Относительно низкую. Поэтому и выхлопные газы у него намного холоднее, чем у бензинового мотора.

Первыми применили турбину на дизельном моторе в серийном автомобиле МВ 300 SD, а вслед за ним появился Фольксваген Турбодизель. Фольксвагеновский турбодизель произвел революцию в двигателестроении, потому что поднял мощность дизеля на уровень бензинового мотора, а расход топлива удалось на несколько процентов понизить.

Поэтому, если планировать устанавливать турбонаддув своими руками, логичнее было бы использовать для этого именно дизельный двигатель, а не бензиновый. Эффективность будет выше, расход топлива меньше и ресурс не так пострадает, как при установке наддува на бензиновый мотор из-за разницы в температурных режимах. Подбирайте наддув правильно, не превышайте допустимого давления, и удачных всем дорог!

Всем привет, вот хочу поделиться идеей, которая меня когда-то в тёмном доме посетила, почему в тёмном? Потому что приходилось сидеть без света около четырех суток из-за проблем на подстанции.

Суть идеи полагает в том, чтобы собрать рабочую турбину и при этом затратить минимум времени/ресурсов буквально из ничего.

Был у меня вентилятор 80-ка дохлый запускался но «глох» почему-то… Взял крыльчатку в руки и давай крутить её. Ну и собственно так и пришла идея создания первой турбины, монстра из бутылки.

На фото показано из чего состоит, щуп как-то попал в руки случайно, но форсунка вышла из него нормальная.

Из такой конструкции можно было извлечь 200-300 (410 при КЗ) миллиампер и 4.5-5 Вольт в нагрузке (около 1 ватта).

При холостом ходе турбина выдавала около 8 Вольт что не очень то и подходило мне для основной идеи заряжать телефон «из крана» . Зарядка разряженного телефона довольно интересный процесс, а именно при подаче тока на телефон через штекер, он заряжает импульсами по 3-5 секунд а потом отключается на 1-2 сек и опять… А при этом турбина начинала набирать обороты, ну и соответственно и напряжение возрастало до 7-8 вольт. Контроллер телефона отключался от питания и говорил «зарядка не поддерживается». Решил данную проблему кондёром большой емкости(10 000 мкФ) а потом и маленьким аккумулятором от китайского лед фонарика на 4 вольта + пальчиковый никель-кадмиевый аккумулятор.

Потом решил заменить корпус, а то бутылка была довольно шумной, шуму стало немного меньше но ватт не прибавилось, потом двигатель умер после купания. Да и к лучшему… потому, что я узнал, что от старых принтеров можно извлечь неплохой генератор только переменного тока — так называемый шаговый двигатель.

Крыльчатку собрал из CD диска и лопаток из пластиковой бутылки сложенных в двое и склеенных супер клеем.

Стоп кадр для понятия принципа действия турбины, Вода «бьёт» по лопасти, заставляя её вращаться…

Старая разбилась, собрал такую же крыльчатку:

Крыльчатку из CD-диска посадил на вал шаговика. Использование шаговика дало больше ватт нежели коллекторник, кроме того и долговечнее шаговики потому, что у них нет щёток… единственное — шаговик выдавал переменное напряжение и двумя катушками, что есть хорошо, можно суммировать напряжение или суммировать силу тока которую вырабатывала турбина, можно через трансформатор повышать или понижать, как душе угодно. Из одной катушки я мог взять столько же ватт, сколько и давал прошлый вариант.

Данные таковые: ток при КЗ был 0.4-0.45 А на катушке и по 9-10 вольт то есть я мог добыть 15-20 вольт и ток при этом 0.4 А тоесть 6 ватт(в теории)

Фильтр собирал по такой схеме:

Новая крыльчатка добавила несколько милиньютон/метров но обороты убавились немного.

Ах да у шаговиков есть большой недостаток – залипание, то есть на малых оборотах турбина просто вставала (то просто крутилась очень медленно) иногда, когда был слабый напор воды, вообще было невозможно взять ни вата «с крана».

Воды, данная форсунка из щупа, тянула 200 л/ч. Давление в тестируемом кране 1-1.5 кгс/см2(1-1.5 Атм). Я лично на воду счетчик не имею просто поэкспериментировал и всё.

Потом была ещё одна идея турбины, но тоже не лишенной недостатков:

Гелевая ручка служит передаточным валом. С другой стороны должен быть закреплен вал вашего двигателя.

Сейчас собрал ещё несколько моделей крыльчаток но тестить нет желания/времени.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.

Источники

• https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/turbina/kak-rabotaet.html
• https://www.vk-sto.by/blog/princip_raboty_turbiny_kak_rabotaet_turbonadduv_v_avtomobile/2020-01-12-137
• https://TractorReview.ru/dvigateli/ustroystvo/printsip-rabotyi-turbinyi-na-dizelnom-dvigatele.html
• https://fastmb.ru/auto_shem/1762-turbonadduv-princip-deystviya-dostoinstva-i-nedostatki.html
• https://AvtoNov.com/%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%B4%D1%83%D0%B2-%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B/
• https://autodromo.ru/articles/turbonadduv-chto-eto-takoe-zachem-nuzhen-kak-ustroen-i-kak-rabotaet-turbonagnetatel
• https://scart-avto.ru/remont/turbonadduv-chto-eto-takoe-v-avtomobile-printsip-raboty/

Специфика работы наддува

Принцип работы турбины заключается в том, что компрессор нагнетает воздух в цилиндры, благодаря чему газовая смесь делает работу движка эффективней до 30 %! При неизменном количестве используемого топлива мощность авто возрастает. Для понятия особенностей турбонаддува необходимо сначала разобраться в принципах работы обычного мотора.

Работа четырёхтактного двигателя состоит из 4 этапов.

1. Впуск. При движении поршня открывается клапан и в камеру попадает горючая смесь, состоящая из топлива из воздуха.
2. Компрессия. Воздушно-топливная система сжимается для более эффективного горения.
3. Рабочий ход. Свечи выдают искру, которая воспламеняет горючую смесь и приводит к движению поршня вниз, благодаря чему происходит вращение коленчатого вала. Энергия расширения газов является основной силой, которая приводит автомобиль в движение.
4. Выпуск. Отработанная смесь выпускается из камеры. Газ очищается и выводится из выхлопной системы в атмосферу.

Данная схема работает для бензиновых двигателей, а вот дизельные моторы работают несколько иначе. В первую очередь в движок попадает воздух, который разогревается до температуры 700 — 800 градусов по Цельсию. Далее впрыскивается дизель, который самовоспламеняется при сжатии, что приводит механизм в движение.

Для того, чтобы понять, что такое турбонаддув, необходимо уточнить особенности его работы. Турбина нагнетает воздух в камеру горения при помощи компрессора, благодаря чему повышается содержание кислорода в смеси и улучшается её горение.

Большинство компрессоров способно сжимать воздух на 80 %!больше в сравнении с обычным наполнением камер.

Установка наддува на двигатель

Установка турбины должна выполняться только теми автолюбителями, которые имеют достаточно опыта и знаний в технических особенностях работы всей системы. Непосредственная инструкция по монтажу выглядит следующим образом:

После приобретения наддува необходимо распаковать его, провести визуальный осмотр — корпус должен быть целостным и не иметь деформированных участков. Также необходимо проверить техническое состояние отверстия для подачи масла. Проверяйте внимательно — внутри наддува не должно быть даже мельчайших деталей. Перед проведением непосредственной установки турбины необходимо провести её заправку маслом. Тип и характеристика масла играют важную роль, определяя эксплуатационные характеристики устройства и надежность работы всей системы. Турбина должна располагаться так, чтобы отверстие для подачи масла находилось вверху. В отверстие вливается масло, которое должно заполнить турбину до краев. С помощью ручного насоса необходимо создать давление, которое проталкивает масло во внутреннюю часть и смазывает все внутренние детали. В процессе прокачки может слышаться шипящий звук — это нормальное явление. Процедура выполняется несколько раз, после чего все масло выливается через сливное отверстие. Маслоподающее отверстие располагается строго вертикально, присоединяется к установленному компрессору на двигателе

Необходимо обратить внимание на наклон угла подающего отверстия. Допустимое отклонение от нормы должно быть в пределах 10-15 градусов. Автолюбитель должен убедиться, что масло свободно сливается, без дополнительного усилия

Для удобства установки турбины рекомендуется снять теплоэкран, генератор и выпускной коллектор. После этого сливается весь антифриз. В двигателе аккуратно сверлится отверстие, в которое затем устанавливается фитинг с тонким слоем герметика. Устанавливается теплозащитный экран, непосредственно турбина и впускной коллектор. Следующим шагом производится присоединение шланга обработки к фитингу и турбине, а после устанавливается внешний вестгейт. К фитингу крепится силиконовый шланг, который разрезается до половины и соединяется с Т-фитингом. После этого остается только установить впускной пайпинг и интеркулер

Автолюбитель должен убедиться, что масло свободно сливается, без дополнительного усилия. Для удобства установки турбины рекомендуется снять теплоэкран, генератор и выпускной коллектор. После этого сливается весь антифриз. В двигателе аккуратно сверлится отверстие, в которое затем устанавливается фитинг с тонким слоем герметика. Устанавливается теплозащитный экран, непосредственно турбина и впускной коллектор. Следующим шагом производится присоединение шланга обработки к фитингу и турбине, а после устанавливается внешний вестгейт. К фитингу крепится силиконовый шланг, который разрезается до половины и соединяется с Т-фитингом. После этого остается только установить впускной пайпинг и интеркулер.

И наглядное видео с установкой турбины на мотор ВАЗ 2109:

После установки турбонаддува необходимо провести стартовое испытание работоспособности всей системы. Для этого необходимо завести двигатель со стартера. Чтобы стартер смог прокручивать двигатель, но при этом не запускал его, автолюбитель должен снять провода с напряжением. При этом датчик давления масла погаснет, а давление на маслоподающую магистраль существенно упадет. Если вся система работает нормально, необходимо завести двигатель и оставить его работать 10-15 минут на холостых оборотах.

Первую тысячу-полторы километров необходимо провести в режиме обкатки. При этом режим обкатки должен быть такой, что турбонаддув не развивал давление не более чем в 0.5 бар. Водители, у которых в автомобиле не установлен датчик давления в салоне, нужно не превышать 50% предела оборотов. Также автолюбители должны помнить, что турбонаддув должен охлаждаться перед полной остановкой двигателя.

Предоставленная ниже схема позволяет увидеть, какое место в системе она занимает.