Давление наддува турбины какое должно быть: что опаснее и как исправить

Содержание

что опаснее и как исправить

Содержание:

Что такое передув и недодув
Последствия недодува
Причины и опасности передува
Как избежать поломок турбины

За одну секунду с конвейеров всех автомобильных заводов в мире выезжает приблизительно 2-3 автомобиля, а ежегодный прирост составляет более 70 миллионов новых машин. И 70% от общего количества составляют турбированные двигатели.

Двигатели с турбиной с каждым годом всё больше вытесняют обычные атмосферные моторы. В этом нет ничего удивительного, ведь они имеют ряд существенных преимуществ перед атмосферными ДВС:

большая мощность и крутящий момент во всем диапазоне оборотов при том же объеме;
более экономичный режим расхода топлива;
более стабильная работа на холостом ходу.

Каталог турбокомпрессоров

Видео: Как устроена турбина

Но есть важное условие. Турбина обязательно должна выдавать необходимое давление воздуха.

Что такое передув и недодув

Давление наддува — один из ключевых параметров каждого турбокомпрессора. Этот показатель рассчитывается конструкторами для каждого двигателя индивидуально.

Какое давление должна создавать исправная турбина:

для дизельных двигателей наддув колеблется от 0.6 бар до 0.7 бар;
для бензиновых от 0.6 бар до 1.0 бар.

Снижение создаваемого турбиной давления ведет к недодуву, а повышение — к передуву. Оба явления приводят к неправильной работе двигателя, что в итоге может привести к его поломке. Подробнее о возможных неполадках двигателя из-за неисправной турбины — читайте в статье.

Последствия недодува

Для нормальной работы любого ДВС критически важно поддерживать оптимальную топливовоздушную смесь во всем рабочем диапазоне. Процентное соотношение воздуха и горючего в смеси напрямую зависит от турбины.

Чаще всего турбина не создает необходимое давление в том случае, если сопловый аппарат (геометрия) заклинивает в режиме минимального наддува. Подробнее о причинах заклинивания геометрии вы можете прочитать в нашей статье.

Фото: Заклинивание геометрии турбины из-за сажевых отложений

Также к недодуву могут приводить нарушения герметичности системы наддува: разрыв патрубков, неплотные соединения или повреждения интеркулера.

Как понять, что в системе не создается должное давление:

Резкое снижение мощности, которое невозможно не заметить;
Двигатель очень медленно набирает обороты, разгон до высоких скоростей заметно затрудняется.

Индикация на приборной панели о неисправности двигателя, попросту говоря “Check Engine”

Какие могут быть от этого последствия? Неприятные, но и не критичные. В большинстве случаев это влияет только на комфорт пользования автомобилем, потому что динамика разгона станет заметно хуже.

Решить проблему довольно просто. Нужно заменить или очистить сопловый аппарат, заменить или отремонтировать клапан вестгейт или устранить причину негерметичности системы подачи воздуха.

Каталог комплектующих турбокомпрессора

Причины и опасности передува

Повышенное давление воздуха в системе — это то, чего действительно стоит опасаться. Привести к этому может ряд неисправностей:

Износ или повреждение лопаток соплового аппарата;
Заклинивание геометрии в положении высокого наддува;
Неисправность клапана сброса избыточного давления;

Появление в корпусе турбины нагара;
Некорректная работа актуатора турбины.

Видео: Электронный актуатор: виды, поломки, ремонт и проверка

Что произойдет если продолжить эксплуатацию автомобиля, а проблему быстро не устранить? Ответ простой — потребуется очень дорогой ремонт.

Перенаддув формирует обедненную топливовоздушную смесь.
Работа двигателя на такой смеси приводит к следующим последствиям:

Нестабильной работе двигателя на холостом ходу. Водителю придется постоянно “подгазовывать”, чтобы мотор не заглох;
Прогоранию поршней и клапанов из-за повышения температуры в камерах сгорания;

Скорейшему выходу из строя элементов системы охлаждения;
Повышенному расходу топлива;

Турбина тоже перегревается. Повышение температуры разрушает тонкую масляную пленку на втулке или подшипниках, что может привести к заклиниванию вала турбины, его разрушению и попаданию посторонних частиц в камеру сгорания двигателя.

Всё это легко может вылиться в капитальный ремонт двигателя и замену турбины. Иными словами: в очень кругленькую сумму.

Фото: Настройка турбины на стенде в Master Service

Чтобы устранить передув турбины, потребуется её демонтаж с автомобиля, дефектовка, замена поврежденных комплектующих и настройка на стенде, создающем условия схожие с теми, в которых турбина работает на автомобиле.

Как избежать поломок турбины

Так что же всё-таки хуже: передув или недодув? Ответ очевидный. Именно передув может нанести турбокомпрессору и двигателю колоссальный ущерб.

Но всего можно избежать, если придерживаться двух простых правил:

Внимательно следить за работой двигателя. Увеличенный расход топлива, неравномерная работа на холостом ходу, провалы в мощности, перегрев охлаждающей жидкости и горящая лампочка “Check Engine” — всё это повод сделать диагностику турбины;
Не оттягивать ремонт. Заметили проблему — записывайтесь на СТО как можно скорее. Недодув и передув, как правило, не появляются моментально. Сначала симптомы возникают периодически, потом чаще и так до тех пор, пока они не примут постоянный характер.

Специалисты Master Service диагностируют турбины на автомобиле и на стенде, ремонтируют, балансируют. Обычно ремонт и балансировка занимают 1-2 дня — в зависимости от сложности неисправности.

Записаться на диагностику

Если ваш турбокомпрессор не подлежит ремонту, наши специалисты помогут

подобрать новую или восстановленную турбину.

Агрегаты в наличии на нашем внутреннем складе.

Нужна помощь в выборе турбины? Позвоните нам и мы поможем вам подобрать турбину для вашего авто:

+38 (097) 040-01-92

+38 (050) 040-01-92

+38 (093) 040-01-92

О турбонаддуве

12.11.2014 / 18.07.2021 • 49883 / 23363

Нагнетание воздуха при помощи турбокомпрессора

Мощность, которую может развивать двигатель внутреннего сгорания, зависит от количества воздуха и топлива, которые поступают в двигатель. Таким образом, добиться повышения мощности можно, увеличив количество этих компонентов. Увеличение количества топлива совершенно бессмысленно, если одновременно не увеличивается количество воздуха для его сгорания. Поэтому одним из решений проблемы повышения мощности двигателя является увеличение количества воздуха, поступающего в цилиндры; при этом можно сжечь больше топлива и получить, соответственно, большую энергию. Это подразумевает, что необходимый для сгорания топлива воздух должен быть сжат перед подачей в цилиндры.

Увеличение мощности атмосферного двигателя может быть достигнуто путём увеличения либо его рабочего объёма, либо оборотов. Увеличение рабочего объёма сразу же увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение оборотов проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно в случае двигателя со значительным рабочим объёмом. Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимается перед его впуском в камеру сгорания.

Турбокомпрессор был впервые сконструирован швейцарским инженером Бюши ещё в 1905 году, но только много лет спустя он был доработан и использован на серийных двигателях с большим рабочим объёмом. В принципе, любой турбокомпрессор состоит из центробежного воздушного насоса и турбины, связанных при помощи общей жесткой оси между собой. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью.

Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразуется здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор. Происходит это так: выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление, они разгоняются до большой скорости и вступают в контакт с лопатками турбины, которая и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент).

Это преобразование энергии сопровождается снижением температуры газов и их давления. Компрессор засасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне оборотов.

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива и энергия потока отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление нагнетания, и в цилиндры двигателя поступает ещё больше воздуха, что даёт возможность увеличить подачу топлива.

Характеристики мотора напрямую зависят от давления наддува: чем больше воздуха удастся загнать в цилиндры, тем мощнее будет двигатель. При определенном стиле вождения появляются и другие плюсы – снижается расход топлива, мотор не боится горных дорог, где обычные двигатели буквально задыхаются от нехватки кислорода в разреженной атмосфере.

Все современные автомобили оснащены системой турбонаддува, которая позволяет повысить мощность двигателя на 20-35% при этом двигатель, оснащенный турбонаддувом, обладает более высоким крутящим моментом на средних и высоких оборотах, что делает автомобиль более динамичным и экономичным при движении. Но при торможении двигателем автомобиль останавливается медленней, за счет пониженной степени сжатия в цилиндрах. Турбина начинает эффективно работать на дизельном авто при 2200-2500 об/мин, на бензиновом при 2800 — 3500 об/мин. Промежуток оборотов двигателя от холостых оборотов до включения турбины называется турбо-яма. Современные системы управления турбиной позволяют минимизировать эффект турбо-ямы.

Показателем эффективности работы турбины является давление наддува, которое на дизельных двигателях обычно достигает до 0.6-0.7 бар а на бензиновых от 0.6-1.0 бар. Качество сгораемого топлива зависит от процентного содержания смеси топливо-воздух и определяет состояние выхлопных газов двигателя.

Все турбонаддувы можно условно разделить на два типа – низкого (0,20 бара) и высокого давления (0,82 бара). Первый, как показала практика, может вообще обходиться без регуляторов. К примеру, на мотор Saab 95 V6 Ecopower Turbo объемом 3,0 л установлена относительно маломощная, поэтому и менее «задумчивая» турбина Garrett. Интересно, что для достижения максимального давления 0,25 бара она использует энергию отработавших газов лишь трех цилиндров из шести. На больших оборотах турбонагнетатель не может как следует разогнаться, что и обеспечивает низкое давление наддува. Электронно управляемая заслонка в этой турбине тут же открывается при любом нажатии на педаль газа. Это позволяет турбине немедленно получать необходимое количество отработавших газов для того, чтобы закачивать в цилиндры больше воздуха. Как только «воздушный насос» раскрутился, заслонка возвращается в положение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя. В результате максимальный момент 310 Нм этот мотор выдает при 2100 об/мин.

Но это исключение из правил. Обычно в качестве регуляторов давления в турбодвигателях используют предохранительные клапаны – механические, либо с электронным управлением. Первые открываются избыточным давлением наддуваемого воздуха, вторые имеют исполнительные механизмы, как правило, электромагнитные. Команду открыть-закрыть клапану дает ЭБУ двигателя, руководствуясь информацией целой группы датчиков: давления во впускном коллекторе, детонации, расходомера воздуха и т. д. Первым подобную систему применил Saab в 1981 году.

Давление наддува обычно регулируется с помощью клапанных систем, которые перепускают требуемое количество отработавших газов. Хотя встречаются модели, в которых избыточный воздух сбрасывается прямо под капот, что не совсем выгодно с точки зрения экономичности. Впрочем, и первый способ не идеален, ведь значительное количество отработавших газов не выполняет никаких полезных действий. Вот если бы объединить две турбины в одной! Тогда бы одна использывалась для малых оборотов двигателя, а другая – для максимальных. При этом перепускной клапан использовался бы эпизодически.

Что такое VTG?

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG (Variable Turbo Geometry) – это вовсе не турбина с поворотными крыльчатками. Реализовать подобное затруднительно. Но зато ничто не мешает сделать подвижным направляющий аппарат, который в зависимости от нагрузки дозировал бы количество и скорость поступающих на «горячую крыльчатку» отработавших газов. Самый простой вариант использовали в роторном моторе Mazda RX7 в конце 80х. Здесь струя выхлопных газов была разделена на два потока. На малых оборотах они воздействовали только на верхнюю часть турбинного колеса. При достижении определенной частоты вращения коленвала срабатывал клапан, после чего отработавшие газы подавались уже на всю поверхность крыльчаток. Правда, оказалось, что данная система хорошо работала только в паре с роторнопоршневым двигателем Ванкеля.

Более удачной оказалась идея с несколькими поворотными лопатками, закрепленными в специальной обойме. Они регулировали скорость и давление потока отработавших газов в зависимости от режима работы. В грузовых автомобилях первой удачно применила этот метод фирма Mitsubishi в середине 80х, а в легковых – Audi и Volkswagen – фирма Allied Signal (Garrett) в 1995 году. Позже VTG-нагнетатетелями обзавелись легковые дизели BMW и MercedesBenz, а также AlfaRomeo. К слову, нечто подобное устанавливалось на советские танковые дизели с середины 60х.

Но пока, к сожалению, такая система прижилась только на дизельных моторах. Дело в том, что нежный направляющий аппарат теряет подвижность после долгой работы при высоких температурах выхлопных газов. Сравним 1050°С для бензинового двигателя и всего 600°С для дизеля. Кроме того, турбина с переменной геометрией дороже, чем обычная. А ее надежность и долговечность все-таки поменьше. Поэтому в ближайшее время вопрос о том, каким должен быть идеальный наддув, остается открытым. Один из перспективных путей – применение комбинированного наддува. К примеру, на малых оборотах воздух в цилиндры нагнетает приводной компрессор, а уже со средних в дело вступает турбонаддув.

Дизельный насос (ТНВД) имеет турбо-корректор, который подает топливо относительно поступаемого в камеру сгорания воздуха. Такая же коррекция происходит и в инжекторных системах. Окружная скорость вращения вала турбо-корректора достигает 50-70 м/с, что в несколько раз выше скорости движения автомобиля и на порядок выше окружной скорости коленчатого вала, если эти данные перевести в об/мин то ротор турбо-корректора вращается с 150000 — 210000 об/мин а коленвал с 5000-7000 об/мин. При этой скорости малейший дисбаланс превращает ротор в вибратор большего размера, что приводит к механичекому и акустическому шуму, утечке масла через уплотнения и неэффективной работы турбины, а в конечном итоге к заклиниванию вала и обрыву горячей крыльчатки. Вот зачем необходима балансировка вала до сборки турбокомпрессора и после. Особую роль нужно отдать диагностике работы двигателя и топливной системы.

Для проверки эффективности работы турбокомпрессора используется вакуумметр-манометр. Для проверки давления картерных газов используем напоромер. Данный прибор позволяет диагностировать состояние двигателя в целом. Ведь работа турбины на 99% зависит от состояния двигателя, а повышенный расход масла и топлива ошибочно указывает на изношенное состояние турбокомпрессора. Что касается диагностики топливной системы автомобиля, то лучше это сделать на специализированной СТО, но некоторые неисправности очевидны. Так средний пробег распылителей форсунок составляет 100 тыс. км. пробега, работа свечей накала 50 тыс. км., свечей зажигания обычных 25 тыс. км. а платиновых 60 тыс. км. Периодическая профилактическая чистка топливной системы составляет около 25 тыс. км. км пробега. Клиенты к нам обращаются как в плане консультации при покупке автомобиля, так и с просьбой диагностики турбины и двигателя для определения реального состояния цилиндро-поршневой группы и ремонта.

Преимущества турбокомпрессорного двигателя

Двигатель, оснащённый турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) двигателем:

Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного двигателя.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, водитель тяжёлого грузовика должен намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким».

Кроме того, можно на базе атмосферных двигателей создавать версии, оснащённые турбокомпрессором и различающиеся по мощности. Ещё более ощутимы преимущества двигателя с турбокомпрессором на высоте. Атмосферный двигатель теряет мощность из-за разрежения воздуха, а турбокомпрессор, обеспечивая повышенную подачу воздуха, компенсирует снижение атмосферного давления, почти не ухудшая характеристики двигателя. Количество нагнетаемого воздуха станет лишь ненамного меньше, чем на более низкой высоте, то есть двигатель практически сохраняет свою обычную мощность. Кроме того:

Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива.Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.

Ремонт турбин дизельных двигателей

Турбированный дизельный двигатель с неисправным компрессором теряет от 30 до 60 процентов своей мощности. К сожалению, вывести этот агрегат из строя довольно легко: достаточно несколько раз после холодного пуска дать двигателю высокие обороты. Если к тому же моторное масло не соответствует типу двигателя или засорен фильтр, ремонт турбокомпрессора придется делать почти наверняка.

Практические советы по обслуживанию, диагностике

Сегодня многие СТО «боятся» автомобилей с турбокомпрессорами. Это происходит из-за нехватки информации с одной стороны и нежелании механиков получать дополнительные знания по автодиагностике. Предлагаем Вам ознакомиться с подходом к турбокомпрессору. Не нужно бояться турбин, нужно технически грамотно представлять процесс проверки турбокомпрессора.

Если автомобиль нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден он или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной ниже. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если её не устранить, новый компрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя, иногда это происходит в первые же секунды после запуска двигателя.

Методика диагностирования турбокомпрессора на двигателе

Необходимо подсоединиться к системе впускного коллектора с помощью тройника, так как система должна быть герметична.
Произвести запуск двигателя, дать возможность прогреться двигателю до температуры 70°С.
Статическая проверка турбонаддува:

на инжекторных автомобилях показания прибора при холостых оборотах должны быть в секторе вакуумирования (левая зелёная зона). На дизельных автомобилях показания прибора колеблются около «0»;
для дизельных автомобилей: при холостых оборотах стрелка на приборах находится в «0», при резком и кратковременном нажатии на педаль газа может быть в пределах 0,5 – 0,8 бар при 2200 –3500 об/мин, нагнетание становится эффективным от 2200 об/мин;
на инжекторных автомобилях при плавном нажатии на педаль акселератора на оборотах двигателя 2000 об/мин показания прибора достигают 0 – 0,2 бар. При резком нажатии на педаль акселератора показания прибора достигают 0,3 – 0,5 бар, и происходит сброс давления, т.к. двигатель не нагружен. Поэтому инжекторный автомобиль необходимо диагностировать в движении. Эффективность нагнетания происходит от 2800 об/мин двигателя.

4. Динамическая проверка турбонаддува:

необходимо вывести прибор в салон автомобиля;
произвести измерение на 2-й передаче с максимальным ускорением, при этом показания прибора на инжекторных автомобилях достигают 0,8 – 1,0 бар, а на дизельных – 0,6 – 0,8 бар.

5. После измерения турбонаддува необходимо все соединения вернуть в начальное состояние.

Внимание!!! Если давление турбонаддува для дизеля ниже 0,5 бар, то необходимо уделить серьёзное внимание топливной аппаратуре. Если ниже 0,3 бар при исправном двигателе, то турбокомпрессор требует ремонта.

Внимание!!! Если давление турбонаддува превышает максимально допустимые параметры, то существует большая вероятность выхода из строя цилиндропоршневой группы (прогар поршня).
Вопреки распространенному мнению, можно починить практически любой компрессор. Однако сам процесс ремонта турбин очень сложен, и кроме опыта требует специального оборудования.

Сначала агрегат разбирается и проводится тщательная ревизия состояния всех его деталей. После этого делается собственно ремонт турбокомпрессора, для чего применяются лишь фирменные запчасти, а все подшипники и компрессионные кольца заменяются новыми. Затем турбину тщательно балансируют и картридж собирают. Далее на стенде добиваются идеальной балансировки уже самого картриджа, после чего турбину можно устанавливать на двигатель.

Замена турбокомпрессора

При самостоятельной установке турбины следует выполнять приведённые указания:

Проверить сливные маслопроводы, снять и полностью их прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.
Проверить сапун двигателя, снять и полностью очистить его. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла, его также нужно очистить и проверить. Одним словом, давление картерных газов не должно превышать 50 кг/м2.
Пред установкой турбокомпрессора (далее ТКР) заглушить патрубок маслоподачи и слива на ТКР.
Прогреть двигатель до рабочей температуры, произвести замер давления масла в патрубке подачи масла на ТКР ( не менее 0,8 кг/см2 ) на холостых оборотах и (не более 6,5 кг/см2) на максимальных оборотах.
Слить отработанное масло с двигателя.
Произвести замену всех фильтров (масляного, воздушного, топливного). Очистить внутренние полости корпуса воздушного фильтра от инородных частиц и мусора.
Залить масло, соответствующее требованиям завода-изготовителя для данного типа двигателя (смотреть инструкцию по эксплуатации автомобиля).
Произвести чистку и проверить герметичность воздушных патрубков подачи и слива масла (патрубки трубопроводов должны соответствовать требованию завода-изготовителя).
При наличии интеркулера промыть его от остатков масла.
При наличии катализатора в выхлопной системе необходимо проверить сопротивление противовыхлопа (не более 0,2кг/см2 на оборотах).
При завышенном давлении, или если автомобиль имеет пробег более 100 тыс. км, катализатор нужно заменить или удалить.
Снять заглушку с маслоподающего патрубка. На стартерном режиме произвести прокачивание маслом подающей трубки, слить в ёмкость примерно 100 г масла.
Произвести монтаж ТКР, не подключая патрубки всасывания и наддува воздуха.
Подключить маслоподающую трубку к ТКР.
На стартерном режиме произвести прокачивание масла через ТКР в ёмкость примерно 100 г, контролируя появление масла на сливной трубке.
Подсоединить маслосливную трубку к ТКР.
Запустить двигатель, не пользуясь педалью акселератора. Дать поработать двигателю 5–10 минут на холостых оборотах, при этом контролировать температуру патрубка подачи масла (50–60°С), контролировать герметичность всех соединений.
Увеличить обороты двигателя до 2500/3000 об/мин. При этом отслеживать выброс масла из нагнетающего патрубка улитки ТКР.
Убедившись, что ТКР не выбрасывает через нагнетающий патрубок улитки масло, произвести монтаж воздушных патрубков.
Запустить двигатель, проверить герметичность всех соединений.
Замерить давление во всасывающем тракте после турбины.

Если обнаружены неисправности, конечно же следует их устранить.

С уважением СТО «Ковш»

Общие сведения о Turbo Boost

Сценарии (JavaScript) отключены в вашем браузере.
Без него этот сайт не будет работать должным образом.

01. 04.2021 — Пол Бертуччи

Как превратить взрыв в толчок?

Название игры внутреннего сгорания — преобразование тепловой энергии в движение. Внутри двигателя мы воспламеняем топливо, такое как бензин, и горячие, расширяющиеся топливно-воздушные газы давит на поршни. Поршни, перемещающиеся вверх и вниз, соединены с вращающимся коленчатым валом в нижней части двигателя, превращая это вертикальное движение в возвратно-поступательное. Подключите все это к трансмиссии, соединенной с колесами, и вперед!

Как сделать более мощные взрывы для большей тяги?

Если вы когда-нибудь разжигали костер, чтобы приготовить смор, вы, вероятно, помните три части «огненного треугольника»: воздух, топливо и источник воспламенения. Это то же самое у вашего костра, что и внутри вашего двигателя, когда воздух поступает во впускное отверстие, смешивается с топливом из ваших топливных форсунок и получает воспламенение от ваших свечей зажигания.

Если мы хотим увеличить мощность, нам нужно убедиться, что у нас достаточно всех трех компонентов нашего огненного треугольника. В двигателе это означает, что если мы впрыскиваем больше топлива, мы также должны быть уверены, что получаем больше воздуха (и, следовательно, больше кислорода), чтобы сжечь все топливо, поскольку лишнее топливо не сгорит, если в нем не будет больше кислорода. что соединить и сжечь.

В химии есть термин, обозначающий идеальное количество реагентов в уравнении, чтобы сбалансировать его без остатка: стехиометрия. В бензиновом двигателе стехиометрическое соотношение кислородсодержащего воздуха и топлива составляет 14,7 частей (по массе) воздуха на 1 часть бензина.

Ввести принудительную индукцию

«Нет замены рабочему объему» — это фраза из дней большого блока V8, когда большая мощность означала физически более крупные двигатели, потреблявшие больше воздуха и топлива. Цилиндры большего размера могли всасывать не только больше топлива, но и больше воздуха для полного сгорания топлива, и это давало вам больше мощности.

К сожалению, больший размер также означает больший вес, поэтому некоторые инженеры вместо этого пришли к идее подавать больше воздуха в двигатель, накачивая его: вместо того, чтобы увеличивать физически двигатель до , всасывать больше воздуха, толкать больше воздуха в двигателе того же размера. Сжатый воздух, нагнетаемый в двигатель, называется наддувом, при этом повышение давления по сравнению с давлением окружающего воздуха измеряется в фунтах на квадратный дюйм или в барах/килопаскалях.

Эти первые воздушные насосы с принудительной индукцией назывались нагнетателями, а их лопастные колеса компрессора приводились в движение самим двигателем через ремни или шестерни, приводимые в движение коленчатым валом двигателя. Стехиометрия означает, что каждая небольшая доза топлива требует в 14,7 раз больше воздуха, поэтому неудивительно, что нагнетатели используют огромное количество энергии (иногда до 20% от общей мощности двигателя!), чтобы перекачивать весь этот воздух.

Больше энергии с меньшими потерями — турбокомпрессор

Размер и вес — это плохие вещи в автомобилях и хуже вещей в самолетах, которые раньше активно развивались с принудительной индукцией. Мало того, что тяжелый двигатель делает самолет тяжелым, физически большой двигатель также создает громоздкий неаэродинамический фюзеляж. В самолетах был добавлен стимул повышать давление входящего воздуха, чтобы компенсировать разрежение воздуха на больших высотах, чтобы мощность двигателя не падала на большой высоте.

При такой высокой мощности и весе в самолетах швейцарский авиационный инженер Альфред Бюхи придумал, как избавиться от потери мощности нагнетателя на 20 %: вместо того, чтобы использовать мощность двигателя через ремень/шестерни для вращения компрессора, подключите компрессор колесо к соответствующему колесу турбины в выхлопной системе, улавливая энергию из потока выхлопных газов, который в противном случае тратится впустую, подобно тому, как ветряная мельница улавливает энергию от бриза.

Эти ранние «турбинные нагнетатели» или «турбо-нагнетатели» в конечном итоге стали использоваться во многих гоночных самолетах, бомбардировщиках и истребителях 19-го века.30-х и 1940-х годов, и в то время считались передовой аэрокосмической технологией, детали которой вращались со скоростью сотен тысяч об/мин, а турбинные колеса подвергались воздействию температур выхлопных газов до 1800°F/1000°C. Таким образом, внедрение такого дорогого оборудования в автомобили сначала было медленным и экспериментальным, поскольку с 1950-х годов появилось несколько моделей, таких как Chevrolet Corvair, с дополнительным турбодвигателем.

Разработка турбокомпрессора шла рука об руку с разработкой газовой турбины (реактивного двигателя) на протяжении 1950-х и 1960-х годов. В дополнение к лучшим материалам, способным выдерживать высокие температуры и давление на горячей стороне турбонагнетателя, общая компоновка турбонагнетателя в конечном итоге была стандартизирована:

Корпус холодной стороны, который направляет впускной воздух к турбокомпрессору
- Колесо компрессора, который создает давление в воздухе
- Байпас компрессора, который открывается, когда вы отпускаете газ, чтобы воздух наддува не скапливался за закрытой дроссельной заслонкой и не вызывал остановку компрессора
CHRA (вращающийся узел центрального корпуса, также иногда называемый «картриджем»)
- Вал, на котором закреплены колеса компрессора и турбины
- Подшипники вала, обеспечивающие свободное вращение вала
- Смазка и охлаждение
Корпус горячей стороны, который направляет воздух из выпускного коллектора в турбину
- Турбинное колесо, которое улавливает энергию выхлопных газов крутиться быстрее

Энергетический кризис 1970-х действительно подтолкнул автопроизводителей к тому, чтобы начать серьезно рассматривать турбокомпрессоры как способ уменьшить размеры двигателей (и улучшить выбросы и экономию топлива) без ущерба для мощности.

Мощность и управление

1970-е и 1980-е годы также совпали с компьютерной революцией, и эти передовые технологии управления подачей топлива и двигателем доказали свою эффективность и долговечность. От первых аналоговых датчиков температуры и расхода в 1970-х годов до нескольких объединенных в сеть блоков управления в 2000-х годах и позже, системы были усовершенствованы, чтобы не отставать от потребности выжимать как можно больше энергии из капли топлива:

Система лямбда-зонда (датчик кислорода), разработанная Volvo. первый автопроизводитель, использовавший эту комбинацию датчиков для измерения расхода топлива:
- Датчики массового расхода воздуха для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель воздух
- Датчики кислорода (лямбда), измеряющие остаточное топливо или кислород в выхлопных газах, чтобы определить, насколько близко к стехиометрическому соотношению 14,7:1 работает двигатель
Датчики детонации для измерения состояния и времени сгорания прямое зажигание, для регулировки угла опережения зажигания для предотвращения детонации
Цифровые блоки управления двигателем (ECU) для постоянного измерения всех этих входных сигналов и регулировки выходных сигналов
Схемы управления двигателем запроса крутящего момента, до
- A: выяснить, сколько именно мощности требуется водителю (путем нажатия правой ноги на педаль газа). целевая мощность водителя

Точный контроль нагрузки и температуры двигателя, более жесткие допуски на обработку и балансировку, а также более совершенные сплавы — все это сыграло свою роль в повышении надежности и производительности турбокомпрессора. Как 80-е и 90s прогрессировали, турбонаддув стал более популярным, с предсказуемой выходной мощностью и турбонаддувом, время между капитальными ремонтами теперь достигает 100 000 миль и более.

Конструкция самого турбокомпрессора также быстро менялась: компьютерное гидродинамическое моделирование повышало эффективность базовой конструкции, и теперь начало появляться прямое компьютерное управление самим турбокомпрессором: управление турбонаддувом: вестгейт турбонагнетателя по-прежнему открывается на установленном уровне наддува, пропуская любые дополнительные выхлопные газы, проходящие мимо турбины, чтобы она не вращалась быстрее и не создавала дополнительный наддув … но TCV, управляемый ЭБУ, теперь находится между линией вестгейта и линия корпуса компрессора. TCV смешивает воздух наддува с всасываемым вакуумом, прежде чем он достигнет привода перепускной заслонки, привод «видит» меньше наддува и задерживает открытие перепускной заслонки, и автомобиль продолжает наращивать наддув до тех пор, пока ECU не сочтет это безопасным.

Корпуса турбин с изменяемой геометрией добавляют подвижные лопасти статора снаружи вращающегося колеса турбины, что позволяет на лету регулировать соотношение сторон (A/R) турбины между малым объемом и высокой скоростью (идеально для низкой скорости и быстрой катушки) большой объем (идеально подходит для высокой скорости и турбоэффективности).

Корпус турбины Twin-Scroll разделяет поток выхлопных газов из разных цилиндров, уменьшая противодавление и улучшая продувку за счет минимизации перекрытия импульсов выхлопа.

По мере того, как мы продолжаем двигаться в 21 век, турбокомпрессоры играют ключевую роль в обеспечении максимальной эффективности двигателей внутреннего сгорания до того, как электромобили будут готовы занять место среди обычных автомобилей. Турбина была с нами почти столько же, сколько и сама машина, но над ней еще есть над чем работать.

Для получения более подробной информации о компонентах турбокомпрессора и обслуживании системы см. нашу статью о распространенных проблемах с турбонаддувом.

Сколько наддува слишком много?

Главная
Наши блоги
Технические статьи
Turbo tech: Сколько наддува слишком много?

Фильтрующие изделия

Автор: Джулиус Блум Дата публикации: 11 июня 2018 г.

Наддув — это положительное давление, создаваемое турбонаддувом или нагнетателем. Он нагнетает больше воздуха в двигатель.

Это можно сочетать с большим количеством топлива, чтобы создать больший удар внутри цилиндров, что приведет к увеличению мощности.

Еще один часто задаваемый вопрос, который мы получаем —

Какой буст мне нужно запускать?

Очень похоже на вопрос «Как далеко я могу разогнать заводской двигатель?». Это не совсем прямой ответ. Есть много переменных для рассмотрения.

Прежде чем мы начнем, скажите, что такое ускорение и зачем мне его запускать?

Наддув — это положительное давление, создаваемое турбонаддувом или нагнетателем. Он нагнетает больше воздуха в двигатель. Это можно сочетать с большим количеством топлива, чтобы создать больший удар внутри цилиндров, что приведет к увеличению мощности. Увеличение наддува (в пределах разумного) нагнетает в двигатель больше воздуха, поэтому можно добавить больше топлива для увеличения мощности. В целом, если вы добавите больше наддува и настроите двигатель, вы получите больше мощности. Слишком большой наддув может привести к поломке турбонаддува или двигателя.

Начнем с турбо

Не секрет, что не все турбины одинаковы. Некоторые из них большие, некоторые маленькие, некоторые предназначены для реагирования, некоторые экономичны, а некоторые — для откровенной мощи. Основными областями, которые мы рассмотрим, являются размер, эффективность, тип и состояние.

. Как правило, большой размер турбонаддува создает больший поток воздуха при более низком уровне наддува, но с большей задержкой. Верно и обратное: меньший турбонаддув должен работать с более высоким уровнем наддува для достижения заданного воздушного потока, но будет иметь меньшую турбо-задержку.
Эффективность. Турбина предназначена для работы в пределах диапазона эффективности, связанного с расходом воздуха и давлением наддува. Именно здесь турбонагнетатель будет лучше всего производить объем воздуха, не превышая скорость и не выделяя чрезмерного тепла. Эффективность и размер необходимо рассматривать как часть всего пакета при планировании установки двигателя.
— разные типы турбин предназначены для разных применений с разными характеристиками и ограничивающими факторами. Мы рекомендуем изучить ограничения вашего турбо. Например; ряд ранних японских автомобилей был оснащен керамическими турбинными колесами и валами. Как правило, они хрупкие и способны выдерживать лишь умеренное давление наддува, оставаясь цельными.
. Турбина в хорошем рабочем состоянии имеет решающее значение для создания надежного наддува. Эксплуатация турбонаддува в пределах его рабочего диапазона, поддержание хорошего давления масла, адекватное охлаждение и эффективная настройка продлят срок службы турбокомпрессора. Несмотря на то, что нам нравится внешний вид открытого турбовпуска, фильтр — это тоже отличная идея!

Garrett GTX3582R рядом со стоковым STI turbo[/caption]

А сам двигатель?

Хотя большее давление наддува обычно означает большую мощность, это означает большее давление в цилиндре и большую нагрузку на двигатель. Чтобы турбонаддув работал на определенном уровне наддува, двигатель должен с этим справиться.

Состояние — как указано в нашей статье о двигателе, состояние двигателя и его вспомогательных компонентов так же важно для работы с уровнем мощности, как и сам турбонаддув.
Сила — двигатель должен быть в состоянии поддерживать крутящий момент/мощность уровня наддува. Мы рекомендуем обсудить это с опытным настройщиком.
Эффективность. Как и турбодвигатель, двигатель будет эффективен в определенном рабочем диапазоне. Это будет продиктовано доработками внутренних органов или их отсутствием. Если у вас сильно ограниченный двигатель, это ограничит форсирование, которое вы можете запустить, или означает, что увеличение уровня форсирования не окажет положительного влияния на мощность. Это дает вам больше стресса без каких-либо плюсов. Противоположным было бы иметь двигатель, модифицированный для повышения эффективности и потока с небольшим турбонаддувом. Потенциально он будет вырабатывать наибольшую мощность, которую вы можете получить от этого турбонагнетателя, однако двигатель будет вытеснять турбонагнетатель. В идеале двигатель и турбонаддув должны соответствовать требованиям автомобиля.

И основные вспомогательные компоненты турбо/турбо?

Есть и другие компоненты, которые следует учитывать при увеличении наддува. Если требуется значительное увеличение наддува или мощности, потребуется множество модификаций.

Топливная система. Топливная система должна поддерживать уровень мощности, который будет производиться при увеличении наддува. Это может включать топливный насос и топливные форсунки, а также регулятор давления топлива и топливопроводы, необходимые для перехода на следующий уровень.
. Блок управления двигателем (заводской или послепродажный), скорее всего, должен быть оснащен датчиком абсолютного давления в коллекторе (MAP), который будет показывать как минимум несколько фунтов на квадратный дюйм выше, чем вы предполагаете при работе. Датчик должен показывать показания выше желаемого уровня наддува, чтобы ЭБУ можно было запрограммировать на ограничение наддува для предотвращения чрезмерного наддува или любых опасных пиков наддува.
Интеркулер и трубопровод — При увеличении наддува наддувочный (сжатый) воздух, выходящий из турбонагнетателя, будет увеличиваться в объеме и температуре. Это означает, что промежуточный охладитель должен рассеивать это дополнительное тепло, иначе он может ограничить уровень мощности. Трубопровод также должен быть хорошо герметизирован, чтобы весь сжатый воздух, выходящий из турбины, фактически попадал в двигатель. Негерметичность патрубков интеркулера встречается очень и очень часто.
Выхлоп — В большинстве случаев заводские выхлопы являются существенным ограничением в турбосистеме. Современные автомобили также оснащены каталитическим нейтрализатором, который действует как фильтр в потоке выхлопных газов, еще больше ограничивая поток. Установка выхлопа с высоким расходом (с катализатором с высоким расходом, если применимо) естественным образом немного увеличит уровень наддува и позволит при желании увеличить наддув еще больше.
Wastegate — это часть турбосистемы, которая пневматически регулирует уровень наддува. Установка вестгейта обычно состоит из привода, клапана, пружины и соленоида. Все они должны быть настроены в соответствии с желаемым уровнем усиления. Это зависит от настройки, поэтому свяжитесь с вашим тюнером, чтобы обсудить это.

Как PBMS настраивается на уровень повышения?

Сначала проведем исследование. Мы должны знать точные характеристики турбо и убедиться, что мы знаем, есть ли какие-либо ограничивающие (или несоответствующие) уровни наддува для турбо. После настройки на диностенде мы следуем простой процедуре:

Базовый запуск при давлении перепускной заслонки с проверкой уровня наддува.
Увеличьте уровень наддува на 2–3 фунта на кв. дюйм, снова проверив уровень наддува и обеспечив требуемый контроль.
Продолжайте увеличивать уровень наддува небольшими шагами и следите за уровнем наддува и увеличением мощности. Как только уровень усиления достигает желаемого уровня, мы останавливаемся, однако, если мы не знаем желаемого уровня, мы переходим к следующему шагу.
Внимательно следите за уровнем мощности по сравнению с повышением. Как правило, мы видим усиление, обеспечивающее уменьшение увеличения мощности, до тех пор, пока точечный дополнительный импульс не дает или дает очень мало дополнительной мощности. Это указывает на то, что мы, вероятно, находимся за пределами эффективности двигателя и турбоустановки. Отсюда мы можем принять обоснованное решение о том, какой уровень усиления использовать.

Несколько реальных рекомендаций!

Большинство случаев немного отличаются, однако мы можем дать некоторые общие рекомендации, основанные на опыте. Следующие уровни наддува являются максимальными, на которые мы обычно настраиваем для хорошей мощности, сохраняя при этом разумную надежность. Обратите внимание, что двигатель должен быть настроен для безопасной и оптимальной работы повышенного уровня наддува.

Стандартный турбонаддув STI (версия 3+) — 21–23 фунта на кв. дюйм (1,5 бар)
Стандартный турбомотор Evo (Evo V+) — 23–25 фунтов на кв. дюйм (1,725 бар)
R32 и R33 GTS-T (стандартный керамический турбонаддув) — 12 фунтов на кв. дюйм (0,83 бар)
R32 и R33 GTR (стандартный керамический турбонаддув) — 14 фунтов на кв. дюйм (0,95 бар)
Стандартный турбонаддув WRX (TD04 до ’07) — 15 фунтов на кв. дюйм (1 бар)
WRX/SG-T(’08-’14)/Legacy (’04-’09) сток турбо — 18-20 psi (1,35 бар)
Стандартный турбонаддув WRX/Levorg (14-текущий) — 18–20 фунтов на кв. дюйм (1,35 бар)
Mazda MPS/Mazda Speed с турбонаддувом — 18–20 фунтов на кв. дюйм (1,35 бар)

Garrett TA3410, установленный на серийном блоке RB25DET мощностью 330 кВт на колесах[/caption] Встроенные двигатели и модернизированные турбины открывают множество других рекомендуемых уровней наддува. Мы будем рады обсудить это с вами при планировании сборки или подготовке вашего автомобиля к пакету настроек PBMS. Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы обсудить сегодня.

Оставить комментарий

Купить сейчас.

Разное