Плюсы и минусы турбированного двигателя
Теперь, когда новички познакомились с основами работы турбины (ее также называют «улиткой» за визуальное сходство входной части турбины с панцирем моллюска), можно приступать к рассмотрению двух основных преимуществ турбированного двигателя – большая выходная мощность и повышенная топливная эффективность.
Поскольку турбонагнетатель позволяет небольшому двигателю производить больше мощности, разработчики могут использовать силовые агрегаты меньшего объема.
Меньший по объему двигатель, как правило, потребляет меньше топлива, чем более объемный мотор (данный постулат сейчас активно подвергается сомнениям, особенно ввиду множественных скандалов, связанных с занижением экономичности и экологичности), что способствует некоторой экономии топлива на определенных режимах работы агрегата (обычно это неспешная работа мотора на низких оборотах в городских условиях).
Двигатели с турбинами, нагнетая больше обогащенного кислородом воздуха внутрь цилиндров, улучшают сгораемость горючей смеси, уменьшая объем количества выбрасываемых вредных отходов. По этим причинам двигатель с турбонаддувом может быть более эффективным, чем атмосферный двигатель (без установленной турбины) при аккуратном движении.
Однако эффективность и экологичность турбированного двигателя может быстро упасть, если вы начнете агрессивно ездить. Почему это неминуемо произойдет? И здесь все достаточно банально. Для того чтобы двигатель работал правильно и не выходил из строя, он должен достичь надлежащего соотношения топливовоздушной смеси, миксующейся в камере сгорания (как правило, это происходит в камере сгорания). Турбина же будет доставлять больше кислорода в двигатель, особенно при условии полного нажатия на педаль газа: «тапок в пол», поэтому, во-первых, двигатель начнет сжигать больше топлива при таком сценарии.
Работа турбонагнетателей также увеличивает давление в двигателе вашего автомобиля. При работе мотора с высоким давлением вы рискуете столкнуться с «предварительным зажиганием» – так называется несанкционированное воспламенение топлива до того момента, как свечи зажигания должны дать искру и воспламенить его. Для проявления этого явления достаточно мощно ускориться на турбированном автомобиле. Давление внутри цилиндров подскочит, что увеличит шансы на преждевременное зажигание топливовоздушной смеси.
Современные двигатели оснащены датчиком детонации и программным обеспечением, которые помогают предотвратить предварительное воспламенение, обнаруживая его и распыляя дополнительное топливо в камеру, способствуя дальнейшему увеличению расхода топлива.
По этой причине многие современные турбированные двигатели также будут рассчитаны на работу на премиальном бензине. Топливо с более высоким октановым числом имеет меньше шансов к детонации, что делает его идеальным для небольших турбомоторов с высокой степенью сжатия.
Вы можете выяснить, какой бензин подходит для вашего автомобиля, в руководстве пользователя. Но если это современный турбированный двигатель, есть хороший шанс, что он использует 95 или 98 бензины.
В то время как многие современные двигатели довольно надежны, турбированные двигатели поставляются с рядом дополнительных компонентов на пути к самому турбокомпрессору: интеркулера и всех трубопроводов, необходимых для доставки сжатого охлажденного воздуха в двигатель. Это может сделать ремонт двигателя или его обслуживание дороже по сравнению с традиционным атмосферным мотором.
В плане надежности все зависит от транспортного средства. Надежнее всего изучить рейтинги надежности и затраты на ремонт приглянувшегося турбированного автомобиля, поскольку эти цифры варьируются от модели к модели. В целом вам больше не нужно беспокоиться о том, что автомобиль с турбонаддувом ненадежен – технология прошла долгий путь с 1980-х годов.
Плюсы и минусы турбонагнетателя воздуха в автомобиле
В чём достоинства турбонагнетателей
турбо нагнетатели, безусловно, являются более эффективным инженерно-техническим решением
Кроме этого, турбонагнетатель отличается более высокими мощностными характеристиками. С одного литра двигателя он может «выжать» до трёхсот лошадиных сил.
Недостатки турбонагнетателей
Недостатки у дано конструкции также присутствуют, и автовладельцу следует их знать.
- На малых оборотах мотора турбо нагнетатель не слишком эффективен. Это естественно – низкое давление выхлопных газов не в состоянии «загнать» в камеру нужный объём воздуха. Данная проблема отчасти успешно решается за счёт функции изменения геометрии турбины в зависимости от интенсивности работы двигателя и плотности потока выхлопных газов.
- Ещё один существенный «минус» — так называемый «эффект турбоямы», когда водитель газует, но в первый момент автомобиль на это как бы не реагирует. Читайте подробно, что такое турбояма и почему она возникает.Эффект вызван тем, что без жёсткой механической связи между мотором и компрессором неизбежно возникает несоответствие между эффектом работы компрессора и необходимой мощностью, которая задаётся водителем при нажатии педали газа. Инерция турбины вызывает «провал» оборотов двигателя. Специалисты борются с данным нежелательным эффектом, настраивая двигатель, используя дополнительный электрический наддув или установку второго турбонагнетателя.
- После отключения турбины она не должна сразу останавливаться. Высокая скорость оборотов крыльчатки требует, чтобы после остановки автомобиля турбина проработала какое-то время на «холостых» оборотах и остыла. В противном случае устройство очень быстро приходит в негодность. Для того, чтобы этого избежать, турбонагнетатель снабжается турботаймером, который программируется на определённое время работы турбины вхолостую после остановки транспортного средства. Если же автомобиль «доведён» кустарным способом и оснащён турбиной без турботаймера, о её корректном охлаждении и остановке после того, как работа двигателя прекращена, придётся позаботиться самому автомобилисту.
- Наконец, турбо нагнетатели – не самый дешёвый технический узел в автомобиле, поскольку требует большой точности работы и обладает такой функцией, как изменение геометрии турбины в зависимости от плотности потока отработанных газов.
Конструкция и принцип работы механического наддува
В современном автомобилестроении применяется несколько видов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои конструктивные особенности и принцип нагнетания воздуха.
Устройство механического наддува
Система механического наддува состоит из следующих элементов:
- механический нагнетатель (компрессор);
- интеркулер;
- дроссельная заслонка;
- заслонка перепускного трубопровода;
- воздушный фильтр;
- датчики давления наддува;
- датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.
Схема работа механического наддува
Управление механическим нагнетателем осуществляется при помощи дроссельной заслонки, которая при высоких оборотах открыта. При этом заслонка трубопровода закрыта, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель работает на низких оборотах, открыта под небольшим углом, а заслонка трубопровода открыта полностью, что обеспечивает возврат части воздуха на вход компрессора.
Поступающий из нагнетателя воздух проходит через интеркулер, что снижает температуру нагнетаемого воздуха примерно на 10°C, способствуя более высокой степени его сжатия.
Типы привода механического наддува
Ременной привод кулачкового компрессора
Передача крутящего момента от коленчатого вала к механическому компрессору может осуществляться различными способами:
- Система прямого привода – предполагает монтаж компрессора непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
- Ременный привод. Передача усилий реализуется при помощи ремня. Различные производители используют свои виды ремней (плоские, клиновидные или зубчатые). Системы с использованием ремня характеризуются коротким сроком службы и вероятностью возникновения проскальзывания.
- Цепной привод. Имеет аналогичный ременному приводу принцип.
- Шестеренчатый привод. Недостатком такой системы является повышенный шум и большие габариты.
Виды механических компрессоров
Центробежный компрессор
Каждый тип привода наддува имеет свои эксплуатационные особенности. Всего различают три вида механических нагнетателей:
- Центробежный нагнетатель. Самый распространенный вид механических нагнетателей. Основной рабочий элемент системы – колесо (крыльчатка), которое имеет сходную конструкцию с компрессорным колесом . Оно вращается со скоростью порядка 60 000 оборотов в минуту. При этом воздух всасывается в центральную часть компрессорного колеса в режиме высокой скорости и малого давления. Пройдя через лопасти нагнетателя, воздух подается во впускной коллектор, но уже в режиме низкой скорости и высокого давления. Этот вид нагнетателя используется в комплексе с турбокомпрессорами для устранения .
- Винтовой нагнетатель. Представляет собой систему из двух вращающихся шнеков (винтов) конической формы. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит по камерам компрессора и, благодаря вращению, сжимается и нагнетается в патрубок впускного коллектора. Такие системы применяются в основном на спортивных и дорогостоящих автомобилях, поскольку достаточно сложны в изготовлении. Их преимущество – высокая эффективность работы.
- Кулачковый нагнетатель (roots). Один из первых видов механических нагнетателей. Конструктивно он представляет собой два ротора со сложным профилем сечения. Оси вращения роторов соединяются двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, в результате чего происходит его нагнетание во впускной трубопровод. Недостатком этой системы является образование избыточного давления, что провоцирует сбои в работе наддува. Для устранения этого явления в конструкции кулачкового нагнетателя предусматриваются либо муфта с электрическим приводом (управление с отключением нагнетателя), либо перепускной клапан (без отключения нагнетателя).
Винтовой нагнетатель
Механические нагнетатели довольно часто применяются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz а также Toyota. При этом кулачковые и винтовые компрессоры устанавливаются преимущественно на мощных спортивных автомобилях с бензиновыми двигателями, а центробежные входят в систему двойного турбонаддува для дизельных моторов.
Ушиб пальца руки
Ушиб – травма не слишком серьезная. Возникает она, как правило, вследствие удара о тупой предмет или же при падении с незначительной высоты. Чаще всего не происходит нарушение кожных покровов, и нет опасности для организма.
При сильном ушибе человек может испытывать нестерпимую боль, тогда как легкие травмы практически незаметны. Симптоматика данной травмы зависит от степени ее тяжести и включает в себя такие признаки:
- Образование припухлости в месте получения повреждения.
- Изменение цвета пальца (он может покраснеть или посинеть).
- Боль при попытке пошевелить пальцем.
- Образование гематомы, которая может быть светло-синего или черного цвета.
Сильный ушиб имеет несколько иные, более ярко выраженные симптомы:
- Нестерпимая боль.
- Невозможность пошевелить травмированным пальцем.
- Неестественная подвижность поврежденного пальца.
- Внешняя деформация.
- Нарушение кожных покровов и кровотечение.
- Трещина в кости.
Простой вариант агрегата из огнетушителя/газового баллона
Сделать компрессор своими руками с использованием в качестве накопительной емкости для воздуха огнетушителя или газового баллона достаточно просто. Например, сам компрессорный блок, если требуется сделать мощный агрегат, можно взять из зиловского компрессора. Но сначала его нужно немного доработать.
- Просверлите одно отверстие в стенке компрессора, через которое будет заливаться масло в картер. С какой стороны вы это сделаете, не имеет значения. Главное, чтобы оно располагалось ниже оси коленвала приблизительно на 10 мм. В этом отверстии нарезается резьба М8 под пробку.
- К крышке, закрывающей задний подшипник, подсоединяется штуцер. На него одевается маслостойкий шланг, который будет соединяться с системой смазки в виде расширительного бачка (можно взять бак для тормозной жидкости от авто), установленного на уровне цилиндров.
- Чтобы во время работы агрегата излишки масла могли попадать в расширительный бачок, следует убрать клапан (7) масляной магистрали (см. рис. ниже), находящийся под крышкой подшипника.
- Далее, следует просверлить отверстия в шатунах и вкладышах, как показано на следующем рисунке.
Следует просверлить по 2 отверстия в каждом шатуне (в собранном виде, вместе с вкладышами) и по 1 отверстию в каждой крышке шатунов.
При работе агрегата масло, находящееся в картере, будет поступать через данные отверстия к вкладышам и уменьшать трение между ними и коленвалом.
Далее, к компрессору подсоединяется ресивер и обвязка с автоматикой. Как ее сделать, было рассмотрено в предыдущем пункте.
Если взять для ресивера огнетушитель, то сначала нужно извлечь из него все лишние детали, оставив лишь саму емкость и крышку.
В чугунной крышке следует нарезать резьбу ¼ дюйма. Также под чугунную крышку необходимо проложить резиновую прокладку, если ее там не было, и закрутить крышку, применив для герметизации резьбы фум-ленту.
Далее, следует ввинтить в крышку переходник с 1/4НР на 1/2НР и установить крестовину.
Действия по соединению всех элементов обвязки были описаны в начале статьи. Но, поскольку данный агрегат сделан из компрессора ЗИЛ 130, и является более мощным, чем ранее рассматриваемый, то потребуется установка предохранительного (аварийного) клапана. Он сбросит излишек давления, если по каким-либо причинам не сработает автоматика.
Также можно сделать компрессор из газового баллона. Но сначала из баллона нужно выпустить газ, после чего скрутить вентиль. Далее, нужно полностью заполнить баллон водой для удаления остатков газа. Баллон следует промыть водой несколько раз и, по возможности, высушить. Обычно под баллон устанавливают газовую горелку и выпаривают из емкости всю влагу.
В отверстие, где был размещен вентиль, вкручивается футорка, а в нее — крестовина, к которой крепится автоматика и вся обвязка. В нижней части баллона необходимо просверлить отверстие и приварить к нему штуцер для слива конденсата. На штуцер можно установить обычный водопроводный кран.
Для закрепления на ресивере двигателя и компрессорного блока изготавливается рама из металлического уголка. Предварительно к баллону привариваются крепежные болты. К ним и будет крепиться рама (см. фото. ниже).
Также самому сделать компрессор для накачки шин можно из бензопилы, которая не подлежит ремонту. Аппарат делается из двигателя, то есть из поршневого блока: выходной шланг подсоединяется через обратный клапан вместо свечи зажигания, а отверстие для выхлопных газов перекрывается. Для вращения коленвала можно использовать либо электродвигатель, либо обычную электродрель.
Классификация компрессоров по другим параметрам
Кроме классификации компрессоров по принципу сжатия, принято разделять данные агрегаты по следующим параметрам:
- Тип привода. Компрессоры могут работать как с электродвигателями, так и с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Соответственно, аппараты бывают с прямой передачей (коаксиальные) и с ременным приводом. Как правило, компрессор с прямым приводом – это агрегат бытового назначения. Коаксиальный компрессор привлекает потребителя доступной ценой и широко используются на дачах в гаражах и т.д., поскольку давление воздуха, выдаваемое аппаратом, не превышает 0,8 МПа. Если сравнивать бензиновый и дизельный компрессор, то последний является более надежным в эксплуатации. Также дизель имеет более простое устройство и легок в обслуживании.
- Система охлаждения. Аппараты бывают с жидкостным и воздушным охлаждением или вообще без него.
- Условия эксплуатации. Аппараты могут быть стационарными, работающими только в помещении от электросети, и передвижными (переносными), работа которых допускается на открытом воздухе и при низких температурах. Например, передвижные компрессоры с двигателем внутреннего сгорания широко используются в местах, где нет централизованного электроснабжения.
- Конечное давление. По данному параметру аппараты подразделяют на четыре группы. Агрегаты низкого давления (0,15-1,2 МПа) используются в составе установок для сжатия газов (воздуха). Устройства среднего давления (1,2-10 МПа) применяются для разделения, транспортировки и сжижения газов в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности. Аппараты высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 100 МПа) используются в установках для синтеза газов.
- Производительность. Указывается в единицах объема за определенных промежуток времени (м3/мин). Производительность агрегата напрямую зависит от таких параметров, как скорость вращения вала, диаметр цилиндра, длина хода поршня. По производительности принято разделять аппараты на 3 категории: малая – до 10 м3/мин; средняя – от 10 до 100 м3/мин; большая – свыше 100 м3/мин.
Кроме всего, компрессоры подразделяются в зависимости от области применения на агрегаты общего назначения, нефтехимические, химические, энергетические и т.д.
Отслоившаяся или сгоревшая накладка
Признаки перегрева Причины:
- пробуксовка сцепления;
- старт с места на третьей или четвертой передаче;
- слишком слабое сжатие сцепления;
- неисправность в системе работы сцепления либо отсутствие необходимого зазора между рычагами выключения сцепления и подшипником;
- засаливание или замасливание;
Результат: перегрев приведет к сильной деформации накладок.
За поездку в такси можно получить квартиру! И ещё 4 причины чаще пользоваться «Ситимобил»
Население
| Год | Население, человек |
|---|---|
| 1991 | 39 468 |
| 2001 | 43 394 |
| 2011 | 43 158 |
Центробежный нагнетатель
Центробежный механический компрессор сейчас имеет широчайшее распространение среди любителей тюнинговать свои авто. Конструкционно центробежный нагнетатель воздуха наиболее близок к турбо наддуву, так как принципы их конструкции очень близки. Основной принцип работы заключается в следующем. Внутри корпуса установлена крыльчатка самая главная деталь компрессора.
Говоря в общем крыльчатка представляет собой колесо с лопастями, отдаленно напоминающее корабельный винт. Оттого насколько хорошо и правильно выполнено это колесо зависит то, насколько нагнетатель воздуха будет результативен. В общем, воздух попадает внутрь “улитки” и его захватывают лопасти крыльчатки. Захваченный воздух лопасти закручивают и с помощью центробежной силы отбрасывают его на отдаленные участки корпуса, где есть диффузор, который ловит этот воздух. Диффузор предназначен для восприятия подаваемого крыльчаткой воздух так, чтобы созданное давление не терялось. Далее воздух подается в кольцевидный тоннель, который идет вокруг всего корпуса. Именно из-за этого тоннеля центробежный нагнетатель воздуха и называют улиткой. Подобная конструкция создает условия для увеличения давления воздуха. Суть в том, что воздух, который движется по каналу движется быстро и имеет маленькое давление, а потом конец канала резко расширяется. Благодаря этому скорость воздуха несколько падает, а вот давление значительно увеличивается.
По факту давление, что создает этот компрессор равно скорости крыльчатки, умноженной на саму себя. Скорости могут быть разными, преимущественно от 40 000 об/мин. Сам механизм довольно шумный, так как в действие он приводится ремнем от шкива коленчатого вала автомобиля. Некоторые производители устанавливают в корпусе еще и повышающую передачу, что позволяет сохранить ресурс турбины до 80 000 км и существенно уменьшить шум, что создает компрессор при работе.