Виды турбин на автомобиле: в чем отличия —

Все автомобильные турбокомпрессоры работают за счет использования энергии отработавших выхлопных газов. Принцип работы у них общий, а вот конструктивные особенности отличаются. Поэтому, прежде чем рассматривать типы турбин для авто, лучше сначала разобраться, как они функционируют. Это поможет понять отличия того или иного типа.

Как работают турбины?

Их устройство и принцип действия направлены на поступление в двигатель воздуха под высоким давлением, что увеличивает его мощность. 

Сам процесс выглядит так: поток отработавших газов из выпускного коллектора попадает в горячую часть улитки, на крыльчатку. Он раскручивает ее и приводит в движение вал, на другом конце которого находится компрессорное колесо. При вращении колесо увеличивает давление в системе впуска и обеспечивает увеличенное поступление смеси воздуха и топлива в камеру сгорания. Образовавшийся при сгорании газ также находится под большим давлением – и вся эта сила давит на поршень ДВС, выталкивая его из камеры сгорания. Он совершает возвратное движение, которое передается коленвалу, заставляя его вращаться. 

Таким образом, принцип действия у турбокомпрессоров общий, но конструктивно и функционально они отличаются. 

Виды турбин, которые есть на рынке

Сегодня различают 3 вида турбокомпрессоров:

1. Передувной.
2. С изменяемой геометрией.
3. С электронным управлением. 

Разберемся, в чем заключаются особенности каждого механизма и после этого рассмотрим, какие бывают турбины на авто еще. 

Передувные турбины

В их горячей части расположен регулировочный клапан Вестгейт. При достижении определенного давления во впускном коллекторе (при быстрой езде), клапан открывается и пропускает отработанные газы мимо крыльчатки горячей улитки. Вследствие этого поток выхлопа, проходящий через турбину, уменьшается и давление снижается. 

Когда нагрузка на двигатель незначительна, вестгейт закрывается и выхлопные газы опять проходят через турбокомпрессор.  

Турбины с изменяемой геометрией

Их конструкция и функциональные особенности позволяют не использовать клапан вестгейта. 

Нагнетатель воздуха с изменяемой геометрией оснащен поворотными направляющими лопатками, которые меняют свое расположение в зависимости от оборотов двигателя.

При медленной езде лопатки выставлены в положение с минимальным расстоянием друг к другу. Отработанным газам тяжело проходить через маленькие отверстия и это заставляет их двигаться с большей скоростью. За счет чего увеличиваются обороты вала турбины и повышается давление наддува.

При разгоне и большой скорости лопатки наоборот раздвигаются и газы проходят через крыльчатку горячей улитки медленнее, поддерживая безопасное давление. 

Турбокомпрессоры с электронным управлением

Отвечая на вопрос, какие бывают турбины, нельзя не упомянуть агрегаты, оснащенные электронным клапаном управления. Его еще называют электронным актуатором или сервоприводом. Он состоит из собственного блока управления, электромотора и непосредственно электроклапана.

При работе мотора на высоких оборотах защищает турбокомпрессор от чрезмерной нагрузки, выпуская отработавшие выхлопные газы наружу. 

Сервопривод управляется напрямую от ЭБУ двигателя – основываясь на показателях разных датчиков, ЭБУ передает ему команду “закрыть” или “открыть” клапан. 

Электронные клапаны управления на сегодняшний день являются более эффективными, чем пневматические (клапаны вестгейта). 

Дополнительная классификация авто турбин

Для усовершенствования работы турбокомпрессоров были внедрены новые технологии. Речь идет о двойных турбинах – Twin turbo (или, как их еще называют, Biturbo). Они помогают избавиться от эффекта “турбоямы”, а также снизить расходы топлива. 

Эти типы турбокомпрессоров отличаются схемами подключения.

1. Параллельная схема. Небольшие турбины с одинаковыми техническими характеристиками функционируют параллельно и одновременно. Отработанные газы распределяются между ними равномерно, чтобы затем направиться в общий впускной коллектор и после – в цилиндры. Такая схема преимущественно используется на дизельных V-образных моторах.
2. Последовательная. Подбираются 2 турбины с одинаковыми параметрами. Только 1 работает постоянно, а другая подключается в зависимости от частоты оборотов двигателя и нагрузки. Иногда они могут работать параллельно. Схема эффективна за счет того, что убираются последствия турбозадержки.
3. Ступенчатая. Используются 2 турбины с разными параметрами, они устанавливаются последовательно. На разных оборотах включаются разные агрегаты. Эта схема по техническим характеристикам считается самой совершенной. Применяется на дизелях. 

Интересно, что на некоторых машинах последовательно устанавливают 3 или даже 4 турбины.

Вместо вывода

Мы рассмотрели основные виды турбокомпрессоров и их отличия. Однако хотим напомнить, что турбину для автомобиля подбирает именно производитель. Только так можно соблюсти правильное соотношение между диаметром выхода и входа (турбины и компрессора).  

Хотим заметить, что почти любая поломка агрегата все равно оставляет большую долю вероятности, что проблему решит ремонт турбины.

Если же вам требуется замена, не нужно подбирать новые автомобильные турбины, виды которых мы уже рассмотрели. Выбирать следует такой же турбокомпрессор, который установлен на ваш автомобиль. 

Информация по его типу, серийный номер и номер партии указаны на паспортном шильдике, который находится на самом агрегате.  

Если вам требуется консультация или помощь с выбором – наши турбинисты всегда рады помочь вам!

Что такое турбина — принцип работы в авто

Первый турбонагнетатель был установлен на мотор биплана Lepere. Запатентовать идею использования энергии выхлопных газов для раскручивания крыльчатки и подачи увеличенного количества сжатого воздуха в цилиндры получилось у швейцарца Бюши в 1905 году. С тех пор автомобильные инженеры-конструкторы постоянно пытаются повысить мощность ДВС за счет турбин.

Сейчас же турбокомпрессорами оснащены уже практически все моторы. Даже агрегаты с небольшими объемами получаются мощными и экономными. Однако из-за некачественного масла, а также несвоевременного обслуживания система наддува может быстро выходить из строя, провоцируя поломки смежных узлов. Разберемся, как работает турбина, из каких комплектующих она состоит и как самостоятельно проверить ее на предмет поломок.

Содержание:

1. Что такое турбина
   • Из чего состоит автомобильная турбина
   • Где расположена турбина в авто
   • Какие бывают виды турбин
   • Когда включается турбина на дизельном и бензиновом двигателе
   • Что дает турбина автомобилю и насколько она повышает мощность
2. Как работает турбина на автомобиле
   • Принцип работы турбокомпрессора
   • Технологии Twin-turbo и Biturbo
3. Как проверить работает ли турбина на автомобиле
4. Как правильно ездить на дизеле с турбиной
5. Плюсы и минусы турбонаддува

Что такое турбина

Современный турбокомпрессор – это такое устройство, которое способно сделать мотор более мощным. При этом увеличения габаритов самого силового агрегата не требуются. Турбина позволяет повысить мощностные характеристики двигателя в среднем на 40 %.

Мощность увеличивается за счет сгорания большего количества бензина или дизтоплива. Но подача горючего должна быть грамотной. Без дополнительной порции воздуха процесс горения не состоится. Недогоревшие излишки топлива будут накапливаться, провоцируя образование повышенной дымности, перегрев двигателя и прочие неполадки. Структура оптимальной топливно-воздушной смеси состоит из 1 части горючего и 14,7 частей воздуха, зависит от типа мотора, а также режима работы.

До эпохи турбин, американцы пытались повысить мощность за счет увеличения объема цилиндров, чтобы в двигатель могло затягиваться из атмосферы большее количество воздуха. Их силовые агрегаты имели огромные размеры и недопустимый расход топлива.

Двигатель Chrysler Hemi V8, объем 5,4 л. / 1952 г.

В 1885 году Готтлиб Вильгельм Даймлер придумал первый нагнетатель, принудительно загоняющий воздух в цилиндры. Это был компрессор (в виде вентилятора), привод которого осуществлялся от вала двигателя.

Бюши в 1905 году качественно переработал конструкцию, что позволило уменьшить размеры и вес дизельных двигателей. В качестве движителя энергии стал использоваться выхлоп. В общем, так был придуман турбонаддув и турбина.

Альфред Бюши запатентовал первый турбокомпрессор в 1905 г.

Из чего состоит автомобильная турбина

Сейчас выпускается несколько типов турбин для авто. Они различаются комплектующими, типом управления и прочими характеристиками. Рассмотрим составные части классической модели исполнения турбины.

Структура турбины:

• Общий корпус – деталь должна быть изготовлена из жаропрочной стали. По своей форме она напоминает улитку с 2-мя патрубками, направленными в разные стороны. Крепление в системе принудительного наддува осуществляется посредством фланцев.
• Турбинное колесо – производится из железоникелевых сплавов и других жаропрочных материалов.
  Сами крыльчатки турбины зафиксированы на валу. Раскручиваясь они преобразовывают энергию выхлопных газов во вращение оси. Количество лопастей бывает от 9-12 шт.
• Компрессорное колесо – чаще всего эту комплектующую изготавливают из алюминия. Материал выбран не случайно, он помогает снижать потери энергии полученные от колеса турбины. Во время своего вращения компрессорное колесо нагнетает сжатый воздух в цилиндры дизеля или бензинового двигателя.
• Вал турбины – металлическая ось, с одной стороны которой расположено турбинное колесо, с другой – компрессорное.
• Шарикоподшипники (подшипники скольжения) – в зависимости от модели турбины в конструкции может быть 1-2 таких подшипников. Они используются для фиксации вала внутри корпуса турбокомпрессора. Смазка деталей обеспечивается общей системой смазки силового агрегата.
• Перепускной клапан – с помощью узла производят управление мощностью турбонаддува. Клапан имеет пневматический привод и регулируется посредством системы ЭБУ мотора.

Это стандартная структура турбины. Бывают также модели с изменяемой геометрией. Отличаются они механизмом управления и приводом. Лопатки в таких системах поворотные – позволяют регулировать проходное сечение для потока выхлопа под особенности работы двигателя.

Клапан управления или актуатор турбины бывает вакуумным или электронным. Кроме того, некоторые турбокомпрессоры оснащены интеркулером, который охлаждает сжатый воздух перед подачей в цилиндры.

Несмотря на конструктивные отличия, все турбины выполняют одну и ту же задачу – повышают мощность мотора.

Где расположена турбина в авто

В машине турбина стоит в непосредственной близости к мотору. Но место расположения турбины зависит от двигателя и типа турбокомпрессора: одинарные, двойные и т. д.

Одинарная

классическая турбина обычно устанавливается на силовые устройства с рядным размещением цилиндров. Где происходит использование энергии отработанных газов абсолютно от всех цилиндров мотора. Воздух подается во все цилиндры сразу.

На двигатели с цилиндрами, размещенными V-образным образом, обычно ставят двойные турбины. Когда два турбокомпрессора, увеличить мощность силового агрегата легче. В таких моделях турбин может быть установлен перекрестный выпускной коллектор. В нем аккумулируются выхлопные газы из всех цилиндров, что дает возможность повысить мощность энергии выхлопа. В результате газы быстрее раскручивают крыльчатку турбины и увеличивают давление в ней.

Двигатель с турбиной VW (с разных сторон)

В общем, в автомобиле турбокомпрессор размещают между впускным и выпускным коллекторами. У переднеприводных машин турбина будет расположена слева от двигателя, заднеприводных – справа

.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией работает по особой технологии. Она дает возможность создать мощные воздухопотоки уже на низах и перенаправить геометрию сопла турбины. Место расположения турбины, как и у классических вариантов, зависит от привода авто.

Какие бывают виды турбин

Существует несколько типов турбокомпрессоров. Условно их можно разделить на три группы: электрические, механические или компрессор, а также турбины, работающие от выхлопных газов. Они отличаются материалами изготовления, мощностью и другими параметрами.

Кроме того, выпускается большое количество подтипов турбин, например, с изменяемой геометрией, последовательная Twin Turbo и прочие. Работает каждая модель турбины по своему особому алгоритму. Пройдемся по конструкции основных групп.

Механические компрессоры

Механический компрессор

Нагнетатель компрессорного типа подключают непосредственно к двигателю через ременную передачу – соединяют вал компрессора и вращающий коленчатый вал. Работает агрегат, только когда запущен мотор автомобиля. Диапазон оборотов в минуту от 18-20000.

Во время функционирования механического вида нет запредельных температур и не появляется эффект турбоямы. Такое оборудование требует минимум ухода и имеет довольно надежную конструкцию. Однако мощность компрессор способен повысить всего на 5-10 %. Да и найти такой агрегат в продаже сейчас довольно сложно. Турбины практически вытеснили конструкцию из обихода.

Стандартные турбины

Турбокомпрессор

Приводом для турбины являются отработанные газы. Они раскручивают крыльчатки с валом до 200000 об/мин. В общем, улитка нужна, чтоб нагнетать большое количество воздуха в цилиндры для обогащения топливно-воздушной смеси. На сегодняшний день это самый производительный вариант системы наддува, он способен повысить мощность силового агрегата до 30-50%.

Турбокомпрессор работает с сильно нагретыми выхлопными газами, температура может доходить вплоть до 950 °C. Эта особенность отражается на ресурсе устройства. Бывает, что уже через 20-50 тыс. км. пробега свистит турбина или появляются другие признаки поломок. Но при своевременном обслуживании таких неприятностей можно избежать и ТКР будет служить столько же, как и двигатель.

К слабым сторонам классических турбин можно отнести требовательность к качеству топлива, возможность возникновения эффекта «турбоямы» и масложор, появляющийся в результате неправильной эксплуатации. Производительность у агрегатов большая, но они требуют бережного отношения к себе.

Автоконцерны пытаются продлить ресурс систем турбонаддува, постоянно модернизируя турбины. Возможно, уже скоро появятся модели, которые будут служить значительно дольше.

Электрический тип турбин

Электрическая турбина

Электротурбины сочетают в себе свойства классических улиток и механических компрессоров. Разработкой гибридных устройств сейчас занимается большое количество компаний. Например, Garett делает свои турбины с небольшим электродвигателем. Он принудительно подкручивает колесо, если есть вероятность возникновения турбоямы. Обычно такое случается на низких оборотах.

Сама технология электрических турбин разрабатывается уже давно. В Garrett продвигают турбину, которая совмещена с электродвигателем. Именно такими системами надува хотят оснастить свои автомобили Mercedes-Benz. Электрический двигатель тут может функционировать в качестве генератора, и как мотор. VAG же, наоборот, разрабатывает агрегаты с раздельным электрокомпрессором и турбиной. Под зарядку АКБ схема не подходит.

К достоинствам электрических турбин относят мгновенное раскручивание, отличную производительность и долгий ресурс. Однако есть и недостаток – нужно много энергии.

Когда включается турбина на дизельном и бензиновом двигателе

С экономической точки зрения турбины очень выгодно устанавливать на автомобили. Это проще, чем повысить объем цилиндров или увеличить их количество. Поэтому уже половина выпускаемых моделей авто оснащены турбокомпрессорами: 20% бензиновые агрегаты, 80% — дизельные двигатели.

В работу турбина включается после запуска турбомотора. Даже на холостом ходу отработанные газы потихоньку раскручивают лопасти турбины. Когда обороты повышаются, производительность системы наддува увеличивается.

Показатель номинального давления турбины зависит от типа машины: спортивные варианты в пределах 3,4 бар, обычные легковые – от 1,4-2,5 бар. Если при проверке манометром, включенным в цепь управления ТНВД, полученные значения выше или ниже допустимых, значит, имеют место поломки системы турбонаддува. Проблемы могут крыться в ограничивающем клапане или засоренном воздушном фильтре, а возможно пора уже почистить геометрию турбины. При наличии отклонений нужна качественная диагностика турбокомпрессора.

Максимальная эффективность наддува дизелями доступна при 1800-4000 оборотах коленчатого вала. В это время турбинное колесо раскручивается до 150000 об/мин. Самая верхняя точка производительности достигается на 3000-4000 об/мин. Все что выше может спровоцировать перегрузку, поэтому в конструкции системы наддува имеется перепускной клапан, сбрасывающий лишнее давление.

Что дает турбина автомобилю и насколько она повышает мощность

Турбину устанавливают, чтобы повысить мощность на высоких и средних оборотах – до 30-50 %, в зависимости от модели двигателя. На скорость автомобиля она не влияет, но динамику разгона улучшает прилично.

Итак, что же дает турбина:

• Экономию топлива — чтобы разогнать атмосферник до таких показателей потребуется на 30-40 % больше горючего.
• Турбина позволяет добиться высоких показателей мощности без увеличения размеров мотора.
• Турбина уменьшает количество вредных веществ в выхлопе.
• Работает тише атмосферных двигателей без турбины.
• Турбина оптимизирует свойства автомобиля: исключает вероятность переключения передач во время движения в пробках, улучшает крутящий момент.
• Турбина делает машину более безопасной, так как воздушно-топливная смесь сгорает полностью.

Топливо турбина экономит, а вот расход масла увеличивает. Все дело в том, что турбокомпрессор требует качественной смазки и низкосортное масло тут применять нельзя.

В среднем ресурс турбины на дизеле составляет 250 000 км, на бензиновом моторе немного меньше – до 150000 км. Но срок «жизни» системы напрямую зависит от особенностей езды и обслуживания.

Как работает турбина на автомобиле

Турбина в автомобиле находится в непосредственной близости к двигателю, но жесткой связи с коленвалом силового агрегата она не имеет. Эффективность работы системы и скорость вращения крыльчаток турбины зависит от числа оборотов мотора.

Принцип работы турбокомпрессора

Работает турбокомпрессор от энергии выхлопных газов. Когда в моторе сгорает топливно-воздушная смесь образуются отработанные газы, которые выходят через выхлопную трубу. В выпускном коллекторе размещена крыльчатка, соединенная валом с другой крыльчаткой, установленной во впускном коллекторе.

Принцип работ турбокомпрессора

Выходящий выхлоп раскручивает колесо турбины, приводящее в движение вал ротора с компрессорным колесом. А уже компрессорное колесо сжимает воздушный поток, направляет его в интеркулер (если он есть) и далее в цилиндры. Так в турбомотор попадает больше воздуха и больше топлива. Такая топливно-воздушная смесь лучше сгорает, увеличивая мощность силового агрегата.

От количества выхлопных газов, попадающих в турбину, зависит скорость вращения крыльчаток. Чем их больше, тем больше воздуха будет попадать в цилиндры. Но сами по себе отработанные газы очень горячие, они способны перегревать турбокомпрессор и чрезмерно нагревают воздух. Поэтому во многих моделях в конструкцию турбонаддува включен интеркулер – радиатор охлаждения. Попадая внутрь этого радиатора воздушный поток остывает до нужной температуры и только тогда направляется в цилиндры. Это значительно повышает КПД и дает возможность минимизировать риск закипания двигателя.

В общем, турбина позволяет снять даже с малого рабочего объема приличную мощность. При этом нет необходимости увеличивать вес двигателя. Потери на трение также минимальны. Эти преимущества делают турбомоторы очень востребованными. Они более экономны, если сравнивать с атмосферниками такой же мощности.

Технологии Twin-turbo и Biturbo

Классические турбины не лишены и недостатков. Их крыльчатка способна разогнаться до 200000 об/мин. Большая инерционность агрегата способствует образованию «турбоямы» — задержка увеличения мощности мотора, появляющаяся при резком нажатии на педаль газа. А после выхода из «турбоямы» имеет место чрезмерное увеличение давления наддува, так называемый турбоподхват.

Чтобы уменьшить инерционность и избежать негативных последствий турбокомпрессоров были разработаны новые технологии для создания турбин — «Битурбо», а также «Твинтурбо». И в первом, и во втором варианте используется две небольшие турбины. Особых отличий в конструкциях устройств нет. Производители просто по-разному называют сдвоенную турбину.

Технология Twin-turboТехнология Biturbo

Двойные турбины позволяют избежать «турбоямы». Помогают снизить расход топлива и увеличить мощность мотора. Различаются комбинированные турбокомпрессоры схемами подключения.

Вариации подключения наддува:

• Параллельная схема – обе турбины работают параллельно друг другу. Воздушный поток сначала нагнетается во впускной коллектор, смешивается с горючим, а после подается в камеру сгорания и цилиндры. Схема используется для дизелей.
• Последовательно-параллельная схема – одна турбина все время функционирует, вторая включается только при увеличении нагрузки. За управление и переключение режимов отвечает специальный клапан, работу которого контролирует ЭБУ мотора. Такая схема обеспечивает плавный разгон, хороший подхват без задержек, что исключает вероятность возникновения «турбоямы».
• Ступенчатая схема – установлены турбины разного размера. Они имеют последовательное соединение с выпускным, а также впускным коллекторами. Внутри каналов расположены перепускные клапаны, регулирующие поток отработанных газов и воздуха. Работает система в 3 режимах. При небольшой нагрузке клапаны закрыты и выхлоп проходит по каналам обеих турбин, но лопасти большого компрессора практически не вращаются. С ростом оборотов турбомотора открывается один клапан, и большая улитка начинает активно вращаться, сжимая воздух и передавая его на малое колесо. На максимальных оборотах происходит 100 % открытие обоих клапанов. Выхлопные газы попадают сразу же в большую турбину, а далее нагнетаются в цилиндры. Ступенчатый тип идеален для дизельных двигателей.

Турбины Twin-turbo или Biturbo устанавливаются на дизели, а также бензиновые моторы. В бензиновых агрегатах системы более требовательны к заливаемому топливу. Использовать стоит бензин с высоким октановым числом, иначе появится детонация, а также нестабильная работа турбомотора.

К достоинствам технологий «Битурбо», а также «Твинтурбо» следует отнести отсутствие явления «турбоямы», отличную динамику, более экологичный выхлоп и существенную прибавку мощности. Недостатков у турбин не так много, но они есть: сложная конструкция, стоят дороже классических турбин, относительно дорогой ремонт.

Как проверить работает ли турбина на автомобиле

Зачем нужно периодически проверять исправна ли турбина? Потому что агрегат сам по себе не ломается. Если наблюдаются изменения в работе агрегата, то в большинстве случаев это результат выхода из строя соседних узлов. Хотя внутренние детали турбокомпрессора тоже могут изнашиваться и требовать замены.

Невозможно не заметить сбои в работе турбины. Сразу же меняются ходовые качества — куда бы вы не поехали автомобиль нормально разогнать не получается. Особенно ухудшение динамики наблюдается при движении на подъем. Мотор очень плохо набирает обороты. Появляются и другие неприятные признаки выхода из строя системы турбонаддува: выхлоп меняет цвет, масложор и т. д.

Точную диагностику неисправностей турбины делают в сервисе на специальном оборудовании. Чтобы выполнить такую проверку турбокомпрессор нужно демонтировать, что не всегда удобно. Однако есть способы, помогающие проверить турбонагнетатель без снятия с мотора.

Самостоятельная диагностика турбины:

1. Послушайте, как работает турбина на холодном двигателе – скрежет, звук разбитого подшипника, свист или даже громкая работа свидетельствуют о поломках.
2. Проверьте динамику авто на прогретом двигателе – медленный набор скорости и «провалы» тяги также являются признаками неисправностей.
3. Проверьте масло – открутите крышку заливной горловины, если она черная и вся в саже, пора в ремонт.
4. Обратите внимание на расход масла – в норме до 1 л на 3-4 тыс. км.

Кроме того, при поломках турбины на панели приборов загорается значок «Check engine».

Проверить турбину на дизеле можно и с помощью патрубка, соединяющего улитку и впускной коллектор. Для проведения диагностики понадобится помощник. Следует запустить двигатель, пережать этот патрубок и отпустить его. Второму человеку нужно погазовать около 3-х секунд. В исправном турбокомпрессоре патрубок раздуется под действием давления.

При осмотре узлов системы турбонаддува следуете помнить, что крыльчатки турбины должны быть без зазубрин и прочих повреждений. Если имеет место дефект лопаток, нужно решать, как лучше поступить: ремонтировать или купить новую турбину.

Некоторые поломки невозможно обнаружить без снятия турбокомпрессора. После демонтажа турбины проверяют наличие люфта: радиального и осевого. В первом варианте допускается не более 1 мм, осевой люфт – 0,05 мм.

Тщательно обследовать следует и корпус турбины, а также проверить на герметичность все патрубки. Если в системе имеется интеркулер, его также необходимо осмотреть. Внутри радиатора не должно быть масла (допускается до 30 мл).

Чтобы турбина долго не ломалась и смогла отработать заявленный производителями ресурс нужно вовремя ее обслуживать. На срок службы влияет и манера вождения.

Как правильно ездить на дизеле с турбиной

Слишком активная езда без охлаждения может быстро вывести турбину из строя. Поэтому после интенсивных «покатушек» нужно постоять несколько минут на холостых и только потом глушить мотор. За это время циркулирующее масло охладит конструкцию турбины до нормальной температуры.

Чтобы долго не ждать остывания турбомотора, рекомендуется перед парковкой ехать в спокойном режиме. А если надолго попали в пробку, то не стоит резко ускоряться. Иначе можно спровоцировать критический перегрев, ведь двигатель с турбиной и так будут слишком нагреты от длительного простоя без движения.

Турбина постоянно подвергается высоким нагрузкам. В процессе езды лучше придерживаться средних оборотов. Иногда необходимо разгонять двигатель до очень высоких оборотов, чтобы в системе турбонаддува активировался естественный процесс очистки.

В зимнее время нужно мотору и турбине дать немного прогреться и только потом трогаться. Нельзя допускать перегазовок. Особое внимание должно уделяться качеству масла и горючего. Вовремя нужно менять моторное масло и фильтры.

Ну и, конечно же, следует часто проверять уровень моторного масла, а не только перед дальней поездкой. Если уровень падает, подшипники недополучают необходимого количества смазки. Это приводит к быстрому износу деталей турбины. Тут уже нужно разбираться, куда уходит масло. Возможно сломался масляный насос или масляная система разгерметизировалась.

Бережная езда и своевременное обслуживание уберегут турбину от выхода из строя. При своевременном обнаружении поломок возможен ремонт турбины своими руками. Иногда достаточно лишь подтянуть хомуты или заменить ремкомплект.

Плюсы и минусы турбонаддува

Неоспоримым достоинством двигателей с турбиной является повышенная мощность. С таким же объемом цилиндров атмосферник будет слабее на 30-50 %, зависит от модели. Однако в автомобилях с турбонаддувом есть и слабые стороны. Разберемся с преимуществами и возможными недостатками подробнее.

Преимущества турбины:

• Небольшие размеры двигателя – турбина дает возможность повысить мощность без увеличения габаритов силового агрегата. К примеру, 2-3-цилиндровый турбодвигатель по мощности сопоставим 4-цилиндровому атмосфернику.
• Экономия топлива – благодаря оптимизации структуры топливно-воздушной смеси и более эффективному процессу горения снижается расход горючего, если сравнивать с обеспечением таких же лошадиных сил на атмосферном моторе.
• Экологичность – в выхлопе машин с турбинами меньше вредных веществ, поскольку в цилиндрах происходит практически 100 % сгорание смеси. С утверждением новых Евро норм выпуск автомобилей с бензиновыми турбодвигателями увеличился на 25 %.
• Низкий уровень шума – во время движения автомобиля нет никаких вибраций. Исправная турбина работает очень тихо.

Недостатки турбины:

• Уменьшение ресурса двигателя – работа в режиме форсирования и повышенного давления провоцирует более быстрый износ деталей и узлов силовой установки.
• Чувствительность к топливу – бензиновые турбодвигатели требуют горючего с высоким октановым числом. Если заливать АИ-92, мотор быстро выйдет из строя.
• Турбины требуют частой замены масла – в смазке нуждается не только двигатель, но и узлы турбины. Поэтому масло быстрее израсходуется и загрязняется. К тому же, использовать нужно только дорогую качественную синтетику. Нарушение регламента замены смазочных материалов приводит к быстрой поломке турбокомпрессора.
• Дорогой ремонт – капремонт мотора необходим на пробеге от 200 тыс. км. Качественно починить двигатель с турбиной смогут не в каждой автомастерской. Чтобы проводить такой ремонт требуются вложения в специализированное оборудование, потому цена не может быть низкой.
• Заморочки с эксплуатацией – нужно правильно заводить авто, нельзя сразу глушить мотор после остановки и т. д.
• Эффект «турбоямы» — при резком нажатии на педаль газа автомобиль слабо реагирует, случаются так называемые провалы. То есть на низких оборотах машине с турбиной резко тронуться проблематично.

Турбины имеют много достоинств, но и минусов предостаточно. Хотя при правильной эксплуатации растраты на ремонт системы наддува будут минимальными. А от эффекта «турбоямы» помогают избавиться турбокомпрессоры с изменяемой геометрией и модели Biturbo/Twin-turbo.

 Что такое турбины и для чего они нужны?

google-site-verification: google2845f21385686c0d.html

 Что такое турбины и для чего они нужны?

 

 

           Что такое турбины и для чего они нужны?

 

   Основная задача турбин – это повышение мощности двигателя автомобиля. При помощи турбины можно значительно повысить мощность авто.

 

    Принцип работы турбокомпрессора прост: через выпускной коллектор отработанные газы попадают в корпус турбины в которой установлено турбинное колесо, которое приводится в движение. На одной оси с турбинным колесом установлено компрессорное колесо, которое в свою очередь сжимает воздух и падет его в впускной коллектор двигателя. Из всего этого следует, что обороты турбины очень высоки и напрямую зависят от мощности двигателя, скорость вращение турбины достигает 150.000 об/мин и более.

 

    При использовании турбины, в двигатель поступает воздух под высоким давлением, что позволяет увеличиться мощности автомобиля по отношению к объему двигателя и количеству топлива. Наиболее эффективными являются турбокомпрессоры высокого давления. Отличие в конструкции от обычных турбин в том, что турбины повышенного давления имеют клапан, который устраняет избыточное давление на высоких оборотах.Так же большинство турбокомпрессоров оснащены интеркулером.

 

   Основная задача интеркулера – охлаждение воздуха. Так как турбинаработает на больших оборотах, воздух в ней нагревается, тем самым понижается содержание кислорода и плотность воздуха. Интеркулер справляется с этой проблемой.Одной из проблем турбин всегда была небольшая задержка реакции(инерция), но сейчас эти недостатки уже практически устранены. С появлением двух параллельно расположенных турбин, одна из которых предназначена для работы на высоких оборотах, другая на низких, инерция турбины была значительно уменьшена.

   

    Так же, появились турбины, в которых стало возможно изменять угол наклона ротора, что в свою очередь так же позволяет бороться с проблемами связанными с задержкой в реакции. Хорошо уменьшена инерция в турбокомпрессорах с керамическими лопастями ротора, за счет того, что вес их меньше чем у стандартных аналогов.

Принцип работы турбокомпрессора (турбины) его конструкция и типы.

  Принцип работы любого турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Поток выхлопных газов попадает на колесо турбины (закреплённую на валу), тем самым раскручивая её и одновременно с этим раскручивая колесо компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.

 

   Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает большая сила, давящая на поршень.

 

   Двигатели внутреннего сгорания снабженные турбокомпрессором более производительные, т.е. меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт•ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации.

 

   Поэтому, конструкцией двигателей с турбокомпрессором предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер)- радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от сжатия после турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.

 

   Особенно эффективен турбонаддув у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Наиболее мощные (по отношению к мощности двигателя) турбокомпрессоры применяются на тепловозных двигателях. Например на дизеле Д 49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.Наибольшей (по абсолютной величине) мощностью обладают турбокомпрессоры судовых двигателей, которая достигает 7000 л.с. .Современные турбокомпрессоры можно разделить на два основных типа: 1- с изменяемой геометрией соплового аппарата ( VNT турбокомпрессоры) и 2- без геометрии. Все они в свою очередь могут быть моно, твинскролы (двойные турбины) и т.д.

Профилактика и рекомендации.

     При запуске двигателя необходимо дать ему поработать на холостом ходу не менее шестидесяти секунд и прибавлять газ постепенно. Это обеспечивает достаточную смазку движущихся элементов турбины и предохраняет их от преждевременного износа. Чтобы не создавалось низкое давление в двигателе и пропускание паров масла, не эксплуатируйте турбину на холостом ходу более тридцати минут.

​    Обязательно давайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания, поскольку быстрое выключение создаст резкий перепад температур в системе. Такие переходы быстро изнашивают любой механизм.

    Что касается эксплуатации авто зимой, когда двигатель быстро остывает или после долгого перерыва в работе необходимо сначала провернуть двигатель, и только потом запускать его на холостых оборотах. Это позволит наладить быструю циркуляцию масла и быстро заполнить систему компрессора рабочей жидкостью.

    Рекомендуется регулярная диагностика двигателя, особенно если Вы не уверены в качестве дизельного топлива.

По каким признакам можно определить неисправность турбины?

 Профессионально это сделать может только опытный мастер, но есть поломки, сразу бросающиеся в глаза. Это повышенный расход масла, синий дым из выхлопной трубы, посторонние шумы в работе мотора. 

 

Машины с турбинами: прошлое, настоящее и будущее

| Новости

Какими газотурбинные автомобили были и могут быть в будущем

Всегда были варианты и альтернативы великолепному V8. Турбинные двигатели пользовались большой популярностью в 1960-х годах. Концепт-кары жужжали и со свистом носились по автосалонам, и даже Indy 500 почувствовал горячее дыхание родстеров с турбинными двигателями. На солончаках и дрэг-стрипах машины с турбинами били рекорды и вызывали споры о месте тяги в автоспорте. Затем все улеглось, и мы договорились, что все будет работать с поршневыми двигателями навсегда. Или мы?

Не требуя от всех нас изучения продвинутой авиационной техники, давайте сделаем краткий обзор газовых турбин, начав с того, что в них такого хорошего. Турбинные двигатели имеют высокое отношение мощности к весу и всего несколько движущихся частей, что делает их малообслуживаемыми, хотя техническое обслуживание, когда оно необходимо, обходится дорого. Турбины могут работать практически на чем угодно легковоспламеняющемся и создавать невероятный крутящий момент. Когда турбина работает, это очень эффективная и очень надежная силовая установка, поэтому вы можете понять, почему мы доверяем наши воздушные путешествия реактивным самолетам. Говоря об этом, вы увидите, что термин «реактивный» часто встречается, когда вы смотрите на транспортные средства с газотурбинными двигателями. За исключением некоторых скоростных и дрэг-рейсинговых автомобилей, это неверно. Настоящий реактивный, турбореактивный или турбовентиляторный двигатель создает тягу за счет перегретого и сжатого воздуха. Если вы посадите одного из этих младенцев в машину, колеса будут как раз на ходу. Типы турбин, которые вы увидите в автомобилях с колесным приводом, обычно представляют собой турбовинтовые или турбовальные двигатели, предназначенные для использования газа для вращения пропеллера или ротора в самолете, вертолете или стационарной силовой установке.

Основная идея газотурбинного двигателя связана с силой пара и существует со времен Древней Греции. Хотя было много исследований и статей, а также несколько экспериментальных двигателей, построенных в начале 20-го века, потребность и доступные материалы не были действительно синхронизированы для полноценной разработки турбины до Второй мировой войны. Эта разработка переплелась с автомобильным миром, когда Chrysler получила военный контракт на разработку турбовинтового авиационного двигателя. После войны он продолжил исследования, на этот раз с прицелом на наземные транспортные средства, которые в конечном итоге привели к танковому двигателю M1 Abrams. Другие компании также рассматривали возможность использования турбин для уличных и спортивных автомобилей. Британская автомобильная компания Rover разработала рабочий концепт под названием Jet I в 1919 году.50 и продолжал работать с турбинами до 1960-х годов. У GM также было несколько автомобилей с турбиной, в том числе различные концепты Firebird (не имеющие отношения к более позднему Pontiac) в середине 1950-х годов. Автомобили Firebird никогда не предназначались для запуска в производство в качестве личного транспорта, но Chevrolet в то время серьезно рассматривал турбины как вариант для полуприцепов, как и Ford. Другие крупные производители грузовиков также рассматривали турбины для транспортных средств, и по всей стране даже использовалось несколько американских пожарных машин LaFrance с турбинным двигателем. Из «большой тройки» Chrysler, по-видимому, больше всего интересовался автомобилями с турбинными двигателями, возможно, из-за личного интереса со стороны инженера Джорджа Дж. Хюбнера, который руководил программой испытаний легковых автомобилей Chrysler в Плимутах. середина 1950-е годы. Это были не просто прогулки на испытательном полигоне; в 1956 году «Плимут» с турбинным двигателем проехал из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, проехав 3000 миль, и совершил первое в истории трансконтинентальное наземное путешествие на турбине.

Успех Chrysler с автомобилями 1950-х годов привел к производству 55 машин с турбинным двигателем в 1963 году в рамках национальной программы испытаний, в рамках которой автомобили были предоставлены в аренду на трехмесячный период заинтересованным семьям по всей Америке. После окончания программы, в 1967 году, все машины, кроме девяти, были уничтожены.

Из девяти оставшихся Chrysler Turbines работают только три. Вы не удивитесь, узнав, что один из них принадлежит комику Джею Лено, хотя вас может удивить, что Джей пригласил нас прокатиться. Были, но мужик любит турбинные машины и хотел поделиться радостью. Автомобиль Chrysler невероятно тонок, учитывая его радикальный характер. В его внешнем виде, построенном Ghia, нет ничего кричащего: «У меня дикая силовая установка космической эры!» Автомобиль Джея имеет тот же медно-металлический оттенок, что и 54 из 55 машин с турбиной: Turbine Bronze Metallic. Конечно. Линии Chrysler очень 1960-е, но не радикальный концепт-кар. Только задняя часть с форсажными задними фонарями намекает на реактивные истребители и космические корабли. Интерьер разделен длинной серебристой консолью, которая проходит от переднего сиденья через задние ковши. Небольшой значок на перчаточном ящике объявляет, что это «Turbo power by Chrysler Corporation», а более пристальный взгляд на группу приборов показывает поразительные 2000 градусов и красную черту 60 000 об / мин. Машина заводится, как только Джей поворачивает ключ, и ее двигатель тихонько гудит. «Он едет почти как 318», — говорит он нам, когда мы выезжаем на калифорнийское движение, и он прав. Нет ни пронзительного крика, ни рывков на тормозах, когда мы подъезжаем к знаку «стоп», несмотря на то, что двигатель работает на холостом ходу на 22 000 об/мин. Chrysler обратил внимание на все нецивилизованное поведение наземной турбины, даже разработав элемент теплообменника для выхлопа, чтобы выбросы выхлопной трубы были более холодными, чем у стандартного поршневого двигателя. «Люди всегда говорят: «О, они подожгли траву, они были такими горячими», — говорит Джей. «Нет ничего более далекого от правды.» Он улыбается нам, когда мы проезжаем мимо внедорожников и гибридов. «Разве это все еще не похоже на будущее?»

Автомобиль с газотурбинным двигателем действительно казался будущим, и в 1964 году он был очень хорошо встречен водителями-испытателями, но сочетание факторов не позволило запустить его в серийное производство. Экономия топлива еще не была большой проблемой, поэтому способность турбины сжигать дизельное топливо или керосин была не столько положительной, сколько пробной, поскольку эти виды топлива не были обычно доступны за пределами грязных стоянок грузовиков и аэропортов. Также не хватало сети механической поддержки, и финансистам Chrysler просто не стоило запускать машину в производство.

Отсутствие интереса со стороны руководства компании не остановило производителей от проведения исследований в области турбин. В 1970-е годы было выпущено множество тестовых автомобилей. Даже Тойота попробовала. Программа Chrysler продолжалась вплоть до 1980-х годов. Подумать только, полиция могла ездить на «Дипломатах» с турбинными двигателями. Это так Бэтмен.

В то время как инженеры Детройта пытались сделать турбину пригодной для ежедневных водителей и дальнобойщиков, гонщики надеялись извлечь выгоду из ее преимуществ в отношении мощности к весу на трассе. Все виды треков. В 1962-летний Дэн Герни ненадолго оказался за рулем автомобиля с газотурбинным двигателем в Инди. В 1964 году Дональд Кэмпбелл поджег солончаки Австралии, разогнавшись до скорости 403 мили в час на скоростном автомобиле Bluebird с турбовальным приводом. Здесь, в Штатах, Арт и Уолт Арфонс начинали свою карьеру с драгстеров с турбинными двигателями и автомобилей Bonneville. Результатом продолжающейся работы Rover с турбиной стал автомобиль с турбиной Rover BRM, который участвовал в гонках Ле-Мана в 1965 году под управлением Джеки Стюарта и Грэма Хилла. Он занял 10-е место в общем зачете. Несколько лет спустя Howmet TX, небольшой прототип автомобиля, который представлял собой сиденье перед турбиной Continental, завернутое в алюминиевые двери и двери типа «крыло чайки», попытается завоевать французский клетчатый флаг. Howmet не так хорошо показал себя в этой гонке, но позже он выиграл две гонки SCCA в США. Самыми известными гонщиками с турбинами на поворотах были автомобили Granatelli STP, построенные для Indy в конце 19-го.60-е годы.

Гранателли расстался с Уоллис, которая ушла к Шелби, которая раньше не проявляла интереса к гонкам на турбинах, но теперь захотела — Боже, это как школьные свидания! Новым парнем Энди на балу был Колин Чепмен, представитель легендарно светлого Lotus. Вместе Гранателли и Чепмен привезли в Индию целую кучу клиновидных турбинных Lotus 56-3, и даже с забитыми воздухозаборниками некоторые из них прошли квалификацию. Хотя газотурбинные двигатели были надежными, гайки и болты вокруг них не любили жару и лишения 200 кругов по кирпичному заводу, а автомобили № 60 и № 20 не попали в первую десятку, сойдя с дистанции на 19 кругах.1 и 188 соответственно. Грэм Хилл, снова с турбинами, проехал #70, установил квалификационный рекорд и был в пятерке лучших, пока задняя часть не коснулась стены достаточно, чтобы вывести его из соревнований. Одна за другой другие машины становились жертвами поломки мелких деталей, и Гранателли снова отправили домой солить макароны со слезами разочарования. Он одержал победу в Инди в 1969 году, но на более традиционной машине. Ни один из других автомобилей с газотурбинным двигателем в 1968 году даже не вышел на поле — дуэт Шелби был остановлен, а не уличен в мошенничестве, поскольку Уоллис предположительно работал над регулируемым впуском, который открывался на скорости. Хотя стойкий к турбинам Джек Адамс попытался еще раз в следующем году, продолжающиеся ограничения USAC на размер впуска лишили турбины возможности участвовать в соревнованиях.

После попытки Инди, другие автомобили Type 56 перемещались, гонялись то тут, то там, а в какой-то момент Lotus даже работала над болидом F1 с таким же дизайном. Судя по всему, Колин Чепмен увлекся идеей двигателя, способного работать целый сезон без обслуживания, и гораздо менее привередливого, чем эти хрупкие Cosworth. Автомобиль № 70 вернулся в Lotus для ремонта после аварии, но больше никогда не участвовал в гонках, а это означает, что сегодня он почти в том же состоянии, в котором он был, когда Грэм Хилл впервые снял ногу с тормоза и покатился по кирпичам. в 1968. STP хранила его много лет, в конце концов подарив его королю NASCAR Ричарду Петти, коллеге-спонсору STP и коллекционеру автомобилей. Петти продал его на аукционе Mecum в 2012 году филантропу из Техаса по имени Милтон Веррет, и Милтон пригласил нас взглянуть на него. В тот день, когда мы увидели машину №70, она работала на Jet A — по сути, на керосине, — и когда стартовая тележка закрутилась, трудно было не поднять глаза в ожидании самолета. Водитель сидит перед турбиной, шлем едва виден сквозь теплое мерцание выхлопных газов. Поскольку переключения передач и нейтрального положения нет, основная обязанность водителя состоит в том, чтобы не дать машине уехать. Как только вы убираете ногу с педали тормоза, он начинает набирать скорость. Демонстрационные приводы были ограничены двузначными скоростями; не было попыток превзойти квалификационные круги Хилла со скоростью 171,208 миль в час. Даже на медленных скоростях просто увидеть машину на обочине двухмильного овала Фонтаны — или даже больше, чем вид, звук ее затухания на дальней стороне трассы и с жужжанием мчащейся вниз по прямой — было невероятным триггером. воспоминание, для которого мы еще недостаточно взрослые; Поле гоночных автомобилей с открытой кабиной, выстроенных в Инди, каждый из которых является экспериментом в производительности, каждый альтернативной реальностью, которая могла бы быть нашим настоящим, если бы только подшипник или регулировка были другими.

Покатавшись и увидев газотурбинные автомобили в действии, мы захотели сесть за руль одного из них. Удобно, что у Милтона также есть трамвай с турбинным двигателем. Он выглядит как слегка модифицированный Corvette 25th Anniversary edition. Это звучит как пассажирский лайнер, готовящийся к взлету. Такое ощущение, что дроссель застрял. Это Corvette 1978 года с турбинным двигателем, и нам нужно было проехать на нем несколько (под наблюдением) кругов по гоночной трассе Fontana Auto Club Speedway.

Давайте работать в обратном порядке. Когда мы сидели в Corvette, готовые вывезти его из парка, нас придавили ногой к полу, потому что нейтрали нет, и как только машина переходит в драйв, она готова к движению. Он не взлетает как ракета, но заметно двигается, даже с включенными тормозами. Начинаешь понимать, что заставило строителя Винса Гранателли модернизировать тормоза со стандартных деталей Chevy до самых современных (за 1978) Вентилируемые диски NASCAR на всех четырех колесах. Как только мы отпустили тормоза, машина набрала скорость, легко разогнавшись до скорости около 60 миль в час, в то время как наша левая нога беспокойно зависла над тормозом. Нуждаясь в чем-то с правой ногой, мы нажимаем на газ. Проходит секунда, затем раздается стук, и скорость увеличивается. Это не займет много времени, чтобы увидеть 90, даже 100 миль в час. История о тест-драйве автомобиля в 1979 году в Motor Trend утверждает, что он разогнался до 111 миль в час на четверть мили, но у нас не было возможности попытаться разогнаться до обещанной максимальной скорости 180 миль в час, прежде чем нас остановил водитель на пассажирском сиденье. , человек, который помогает Милтону поддерживать работу этой и других машин с турбинами, и у которого нет никакого желания видеть, как его тяжелая работа в свою очередь размазывается по стене 3.

01

02 Прямо над воздухозаборником двигателя находится конденсатор для кондиционирования воздуха. Кожух направляет всасываемый воздух через него, прежде чем он попадет в двигатель. Турбина обычно использует круглое впускное отверстие, поэтому Vette теряет часть мощности, чтобы иметь рабочий воздух, но вы не можете выйти из Jet-Vette весь потный. Это просто не делается. В задней части двигателя находится коробка передач, которая снижает мощность со 100 % и 37 500 об/мин до 6 250 об/мин.0003

03 Среди экзотических деталей были некоторые узнаваемые детали, такие как генератор переменного тока и насос гидроусилителя руля. «У него мог быть любой генератор», — сказал Винс. «Он просто включает фары и штатные датчики. На передней части двигателя есть четыре или пять разных монтажных площадок. Мы только что нашли то, что было сравнимо со стоком, с точки зрения оборотов, [вал, который] [вращался со скоростью] больше всего похоже на шкив кривошипа».

04 В передней части двигателя находится вакуумный насос для усилителя тормозов, так как он не может получать вакуум от турбины. Рядом стартер и генератор для 24-вольтовой системы турбины. В багажнике есть несколько аккумуляторов. Красные банки сбоку — это комплект для закачки воды. «Может быть, вода или метанол», — сказал Винс.

05 Тросы идут к педали газа и трансмиссии, которая представляет собой Turbo 400 со специальной передачей и здоровенным карданным валом. Есть многочисленные теплозащитные экраны для защиты капота и проводки. «Выхлопной канал может нагреваться до 900 градусов по Цельсию [это 1652 по Фаренгейту]», — сказал нам Винс. Дополнительные тепловые диффузоры проходят вдоль днища автомобиля, но воздух по-прежнему колеблется и искажается в добрых пяти футах позади Корвета, пока он движется. Жар днища был одной из причин, по которой нынешний владелец Веррет сменил колеса с 15-дюймовых, которые использовал Гранателли, на увеличенные центральные линии, которые вы видите на фотографиях. Чем больше дорожный просвет, тем лучше!

Как появился этот единственный в своем роде Cor-jette? Кто думал, что будет хорошей идеей поставить газовую турбину мощностью 880 л. с. в новенький Corvette? Ну, мы, но мы еще даже не родились, когда придумали эту машину, так что вам придется искать ответы в другом месте. Все начинает немного налаживаться, когда вы понимаете, что Винс Гранателли — сын Энди Гранателли. У Винса стоял один из турбин IndyCars, и он пытался продать его другу Хербу Орловицу. Друг, человек по сердцу, спросил, разрешено ли это движение на улицах, и можно ли поставить двигатель на трамвай. Вместо того, чтобы разобрать гоночный автомобиль, Винс предложил использовать один из оставшихся газотурбинных двигателей из программы Indy и построить дорожный автомобиль. «Мне нужно было найти что-то с достаточно длинной передней частью для двигателя», — сказал нам Винс. «Сначала я думал либо о Lincoln Mk V, но я уже немного поработал с новыми корветами; на самом деле, у Херба был 1977 Ветт с биг-блоком и Пакстоном, которого я заставил бежать. Вот так мы и познакомились, и эта машина показалась мне подходящей для этого».

Будущее уличных машин с турбинами

Мы едва коснулись истории машин с турбинами, и самое приятное то, что она все еще разворачивается вокруг нас. .Одна из проблем с использованием турбин в автомобилях заключается в том, что они не очень эффективны в приложениях с включенным / выключенным дросселем, таких как уличное вождение. Счастливая турбина — это та, которая раскручивается и работает с постоянными оборотами. Это делает их идеальными для гибридных приложений. , заряжая аккумулятор для электродвигателя. FedEx в настоящее время тестирует пилотную программу дизельной турбины / гибридного электрического грузовика в своем парке. если бы они только покрасили их в Turbine Bronze.0003

Страницы трендов

• Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы 906, которые вы можете купить

  Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Trending Pages

• Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы 906, которые вы можете купить

  Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Микротурбины для автомобильной промышленности

Предыдущий блог Следующий блог

Здравствуйте! Добро пожаловать в этот выпуск нашей серии статей о микротурбинах! Сегодня мы поговорим о микротурбинах и их роли в автомобильном мире.

«Большие колеса продолжают вращаться…»

Теперь вот настоящий вопрос, когда вы видите этот текст, о какой песне вы думаете в первую очередь? После того, как это засело у всех в голове, давайте продолжим сегодняшнюю тему: микротурбины в автомобилях.

Во вступлении к сериалу я упомянул, что когда я думаю о микротурбинах, то сразу вспоминаю турбокомпрессоры, подобные тем, которые используются в поршневых двигателях автомобилей, грузовиков, лодок и небольших самолетов.

Турбокомпрессор, который обычно используется в больших и малых автомобильных двигателях.

Они, по сути, одинаковые, но и разные. Например, турбонагнетатель использует выхлопные газы поршневого двигателя для приведения в действие компрессора, который нагнетает в двигатель больше воздуха, а микротурбина приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеру сгорания, а затем также приводит в действие генератор для выработки электроэнергии.

Кроме того, турбонагнетатель может работать со скоростью более 100 000 (!!!!) оборотов в минуту, а в некоторых приложениях, таких как дорожный автомобиль, будет постоянно иметь разные скорости вращения. Теперь это не всегда так, на лодках/кораблях или самолетах, которые работают на (относительно) фиксированных оборотах двигателя в крейсерском режиме, турбонагнетатель будет работать с постоянными оборотами; что похоже на то, как будет работать турбина, вырабатывающая электроэнергию (например, микротурбина).

Цикл турбонагнетателя: Источник

История: Где в автомобильном мире появились микротурбины?

Микротурбины были представлены на автомобильном рынке в 1950-х годах после Второй мировой войны. Примечательно, что Chrysler и General Motors пытались извлечь выгоду из относительно новой реактивной технологии, которая стала новейшим средством передвижения в конце Второй мировой войны. К сожалению, эти машины оказались коммерчески неудачными. Как мы уже говорили в нашей статье о микротурбинах в аэрокосмической отрасли, эти машины имеют очень узкий диапазон мощности и очень низкий крутящий момент на низких оборотах; оба эти качества вам не нужны в приложении, где рабочие условия и нагрузки постоянно меняются. Если вам это интересно, вы можете прочитать наш блог здесь, в котором эта тема рассматривается более подробно.

Рисунок 1: Двигатель Toyota GTV. Источник

Toyota возродила идею микротурбины в качестве основного двигателя в 1980-х годах, однако, как вы можете догадаться по тому, сколько машин сегодня находится на дорогах, на самом деле это не сработало. Так чего же пытались добиться Toyota, General Motors, Chrysler и другие компании, используя небольшие турбины вместо поршневых двигателей? Что ж, несмотря на все написанное до сих пор о серьезных недостатках использования микротурбины в качестве основной силовой установки в автомобиле, есть некоторые преимущества, которые мы не должны сбрасывать со счетов:

 Преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя в автомобилях

• — Очень мало движущихся частей по сравнению с обычным поршневым двигателем.
• – Увеличенные интервалы технического обслуживания по сравнению с обычным поршневым двигателем.
• – Очень высокое отношение мощности к весу по сравнению с поршневыми двигателями.
• – Потенциально более низкие выбросы.
• – Разнообразие топлива; газовые турбины могут работать на различных видах топлива.

Недостатки микротурбины в качестве основного двигателя в автомобиле тяжелые нагрузки с места.

. Кстати, у них плохая реакция на педаль газа, что очень плохо в ситуациях, когда вам нужно выехать на шоссе или вы пытаетесь выиграть гонку.

– Вся отрасль должна будет переоснаститься для производства/обслуживания турбин для автомобильного мира.

— Для турбин требуются определенные редкие металлы, которые могут выдерживать тепло от горячих выхлопных газов, и в результате их покупка может быть очень дорогой.

– Турбины могут иметь более жесткие допуски, чем поршневые двигатели, что делает их более хрупкими и восприимчивыми к отказам из-за неблагоприятных внешних условий.

– Небольшие компоненты турбины могут быть сложными в изготовлении должным образом, что приведет к увеличению стоимости транспортного средства в расчете на единицу.

— Поскольку инфраструктура автомобильной промышленности сосредоточена на поршневых двигателях, время ремонта газотурбинных двигателей будет выше среднего.

К настоящему моменту должно быть ясно, что, несмотря на некоторые преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя автомобиля, недостатки почти наверняка затмевают эти преимущества.

Несколько различных конфигураций гибридного двигателя. Источник

Области применения:

Итак, как можно использовать микротурбины в легковых и грузовых автомобилях? Как и их аэрокосмические аналоги, микротурбины можно использовать в автомобиле несколькими способами. Итак, вот несколько различных способов их применения в легковых и грузовых автомобилях:

В данном случае двигатель внутреннего сгорания остается расплывчатым, однако в контексте этой статьи мы можем предположить, что двигатель на самом деле представляет собой газовую микротурбину. Итак, как мы видим, существует несколько различных способов использования газовой микротурбины в автомобиле/автобусе/грузовике.

Слева направо вверху мы начинаем с обычного электромобиля с батарейным питанием, без двигателя внутреннего сгорания. В правом верхнем углу у нас есть серийный гибридный электромобиль, в котором двигатель внутреннего сгорания соединен с трансмиссией и приводом автомобиля, а генератор соединен с аккумулятором. Этот генератор и аккумулятор также действуют как двигатель, приводящий в движение турбину и, в свою очередь, трансмиссию и транспортное средство. В среднем ряду слева у нас есть разные серии гибридный электромобиль. В этом приложении турбина не имеет физической связи с колесами транспортного средства, а вместо этого питает аккумулятор при более стабильной и постоянной нагрузке таким же образом, как и турбина для выработки электроэнергии.

Справа в среднем ряду у нас параллельный гибридный электромобиль. В этой конфигурации микротурбина и электродвигатель/генератор работают вместе, приводя в движение колеса, но без подачи энергии друг на друга. В этом случае двигатель и турбина по очереди приводят в движение транспортное средство, подобно тому, как мы видим обычные гибриды в настоящее время. Обычно при определенной скорости автомобиль приводится в движение двигателем с батарейным питанием, а затем турбина / двигатель внутреннего сгорания берет на себя движение при превышении этого порога скорости. Та же методология используется для серийного гибридного электромобиля внизу, за исключением того, что генератор получает свою мощность или «работу» от турбины вместо того, чтобы использовать движение колес и трансмиссию для придания ему мощности.

И, наконец, внизу у нас есть последовательно-параллельный гибридный электромобиль. Этот пример похож на предыдущее приложение, которое мы только что рассмотрели, за исключением того, что вы заметите, что двигатель с питанием от батареи также позволит микротурбине обеспечивать питание двигателя и батареи в дополнение к движению колес транспортного средства.

Итак, где микротурбины используются/прототипируются в автомобильном мире?

Ну, есть несколько интересных случаев, которые я хотел бы показать вам. Первый является результатом совместных усилий Kenworth Trucks и корпорации Capstone Turbine. В сентябре 2017 года компания Capstone, специализирующаяся на производстве микротурбин, и Kenworth, гигант отрасли грузоперевозок, объединились, чтобы проверить жизнеспособность использования микротурбины в качестве источника энергии в паре с двигателем/генератором, в отличие от поршневого двигателя, приводящего в движение трансмиссия и колеса.

Испытание прошло успешно, так как грузовик с микротурбинным приводом смог успешно привести в движение транспортное средство с помощью гибридной трансмиссии. При этом он потреблял меньше топлива и производил меньше выбросов, чем обычный турбодизельный поршневой двигатель.

Грузовик Capstone-Kenworth. Источник

Другим, более ярким примером стал специальный концепт-кар Jaguar C-X75. Планировалось, что это будет автомобиль с очень ограниченным тиражом, разработанный совместно с гоночной командой Williams F1.

Дэйв Батиста с Jag C-X75, использованный в фильме о Бонде Spectre (2015). Источник

Бортовая силовая установка этого автомобиля-злодея Джеймса Бонда состояла из двух газовых турбин мощностью 70 кВт, работающих на дизельном топливе, которые снабжали электричеством и увеличивали запас хода до электродвигателя мощностью 580 кВт. На одной только электроэнергии машина могла проехать жалкие 68 миль; Однако с микротурбинами этот диапазон увеличился до колоссальных 560 миль. Это больше, чем большинство автомобилей могут проехать на одном баке топлива! Максимальная скорость автомобиля составляет не менее впечатляющие 205 миль в час, а разгон до сотни занимает менее 3,5 секунд благодаря мощному электродвигателю мощностью 580 кВт. К сожалению, производство было остановлено в 2012 году, но идея Jaguar C-X75 живет!

Ключевые выводы
Микротурбины в той или иной форме стали частью автомобильного мира со времен Второй мировой войны. Идея использования микротурбины в качестве первичного двигателя была изучена, хотя и не показала себя очень многообещающей в качестве концепции, реализованной на практике. Тем не менее, использование микротурбины как части гибридной трансмиссии для подачи электроэнергии к батареям и, в свою очередь, к электродвигателям, является очень реальным вариантом, который изучался и, вероятно, будет продолжать изучаться.

На следующей революции…

В следующий раз мы рассмотрим газовые микротурбины на морском транспорте и то, где они могут быть полезны для выработки энергии с лучшей экономией топлива и меньшими выбросами.

Если вы работаете над проектом, связанным с микротурбинами, позвольте SoftInWay помочь вам добиться успеха! Напишите нам по адресу [email protected], чтобы найти лучшее решение для вашего проекта уже сегодня.

Предыдущий блог Следующий блог

Что такое газотурбинный двигатель?

The Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Газотурбинные двигатели, которые чаще всего оглушают вас в заднем ряду коммерческого рейса по пересеченной местности, также использовались в автомобилях и прототипах автомобилей более 60 лет. Если вам, дорогой читатель, кажется, что использование лопастей вентилятора с оглушительными 50 000 об/мин для питания вашего ежедневного водителя кажется плохой идеей, вы будете правы!

В автомобилестроении турбины обычно применялись одним из двух способов. Они могли бы использовать систему прямого привода, в которой двигатель непосредственно приводит в движение колеса через трансмиссию, как в обычном двигателе внутреннего сгорания, или гибридную систему, в которой турбина приводит в действие систему электродвигателей в автомобиле.

Сложность всегда была проблемой, которая не останавливала многих производителей, больших и малых, от попыток внедрить новую технологию. Сегодня Драйв 9Команда 0124 здесь, чтобы помочь вам понять, как эти бесспорно крутые неудачные эксперименты стремились изменить автомобильный ландшафт.

Toyota Sports 800 Gas Turbine Hybrid Concept, Toyota

Что такое газотурбинный двигатель и как он работает?

Газотурбинные двигатели бывают разных модификаций, но все модели имеют три основных компонента: вентилятор компрессора, который раскручивает поступающий воздух до высокого давления, камера сгорания, в которой сжигается топливо для питания системы, и турбина, вращающаяся за счет сжигания топлива. .

Как работает газотурбинный двигатель?

Турбина соединена с компрессором с помощью вала, поэтому при сгорании топлива и вращении турбины компрессор активно всасывает больше воздуха и нагнетает его в камеру сгорания, поддерживая подачу мощности. По своей концепции он похож на турбокомпрессор, за исключением того, что он приводится в движение не внешним воздушным потоком — выхлопными газами работающего двигателя, а полностью автономным.

Турбинные двигатели в турбовинтовых и турбовентиляторных двигателях с большой степенью двухконтурности чаще всего встречаются не в военных целях, поскольку они используются в гражданских самолетах. Они хорошо подходят для полетов, потому что побочным продуктом камеры сгорания с чрезвычайно высоким давлением является выхлопной газ с высокой скоростью, который можно использовать для создания тяги. ТРДД с малой двухконтурностью часто используются в современных военных реактивных истребителях. Эти турбины часто имеют вторую камеру впрыска топлива и сгорания после турбины. Эта система известна как форсажная камера и обеспечивает чрезвычайно высокую тягу за счет высокого расхода топлива и тепла.0123 очереди Кенни Логгинс .

Независимо от области применения, турбины чрезвычайно популярны для полетов, потому что их высокая степень сжатия превосходно работает даже в разреженном воздухе в милях над Землей, их относительно стабильная рабочая скорость хорошо подходит для крейсерского полета на высоте в течение нескольких часов подряд, а их высокая тяга позволяет более эффективно использовать топливо.

Так что же побудило инженеров использовать их для наземных приложений, где ни одно из этих преимуществ не применимо?

Зачем использовать газотурбинный двигатель?

Турбинные двигатели имеют несколько веских причин рассматривать их для наземного использования. Во-первых, у них относительно мало движущихся частей по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания, и в результате они теоретически более надежны.

Вторая причина — абсурдно высокий крутящий момент на низких оборотах от относительно небольшого пакета из-за диапазона мощности газовых турбин. По этой причине газовые турбины преобладают в дизель-электрических локомотивах, где для запуска длинных составов ценится высокий крутящий момент.

Последняя причина заключается в том, что они часто могут работать практически на любом виде топлива, будь то бензин, дизель, а в случае с президентом Мексики и его технологической демонстрацией Chrysler Turbine в 60-х годах, текила — вы знаете ты тоже только что услышал эту песню в своей голове.

Toyota Gas Turbine Hybrid System, Toyota

Кто начал использовать газотурбинные двигатели?

Газотурбинные двигатели для автомобильного применения как концепция существуют по крайней мере с конца Второй мировой войны. Однако первый газотурбинный двигатель для дорожного движения был построен и приводился в действие британским производителем Rover в JET1, разработанном в 1919 г. 50. 

JET1 был концептуальным родстером с турбинным двигателем с прямым приводом, который должен был стать первой из многих турбинных моделей Rover, появившихся позже, но его преследовал ужасный пробег (около 6 миль на галлон) и относительно медленное ускорение, которое удерживало им от выпуска серийных моделей в ближайшие десятилетия после его постройки.

На протяжении 50-х годов компания Chrysler интенсивно исследовала газовую турбину, даже модернизировав Plymouth 1954 года с газотурбинным двигателем и проехав на нем по США в качестве рекламного трюка и тестового упражнения. В 1963, они разработали самый известный и широко производимый автомобиль с турбинным двигателем, названный Chrysler Turbine.

50 дорожных моделей были построены и переданы представителям общественности в бесплатную двухлетнюю аренду, с общим пробегом 1,1 миллиона миль с 1964 по 1966 год. расход топлива, чрезвычайно медленное ускорение и высокий уровень шума от турбины с красной линией 60 000 об / мин. Когда Chrysler закрыл проект Turbine, все оригинальные автомобили с кузовом Ghia, кроме девяти, были уничтожены, чтобы предотвратить ущерб для компании в связи с общественностью.

В 70-х годах Toyota пыталась использовать гибридную систему с газовой турбиной в нескольких концептах, включая Century и Sports 800. Вместо прямого привода колес, как в JET1 и Chrysler Turbine, газовая турбина приводила в действие генератор, который создавал электричество, которое можно было отправить непосредственно на двигатели задних колес или сохранить в аккумуляторной батарее для последующего использования.

Эта система была разработана, чтобы избежать чрезвычайно низких скоростей разгона и возможных проблем с запуском/остановкой при прямом подключении турбины к трансмиссии, но система аккумуляторов и сложность почти удвоили вес Sports 800, при этом потеряв более половины лошадиных сил. Toyota отказалась от исследований гибридов с газовыми турбинами в начале 19-го века.80-х и разделил исследования гибридов и разработку турбин на отдельные подразделения.

Совсем недавно в продажу поступил турбинный супербайк Marine Turbine Technologies, известный как Y2K за год своего дебюта. С газотурбинным двигателем Rolls Royce 250-C18 он выдает ошеломляющие 320 л. Заявленная максимальная скорость составляет 227 миль в час, но возможность испытать эту дикую езду обойдется вам в 270 000 долларов. Это также было показано в превосходно ужасном фильме Torque.

Messerschmitt Me 262, Bild Bundesarchiv

Когда появились газовые турбины?

Газотурбинные двигатели появились в качестве концепции с 1000 г. н.э., в древнем Китае, когда нагретый воздух использовался для вращения того, что мы сейчас назвали бы турбиной, приводившей в движение движущиеся произведения искусства, которые выставлялись на ночных фестивалях. Более современные патенты на газотурбинные двигатели датируются 1791 годом, когда Джон Барбер запатентовал элементарную конструкцию безлошадной повозки, но газотурбинный двигатель не имел промышленного успеха до 1919 г. 39, когда электростанция Невшатель была запущена в эксплуатацию в Швейцарии.

В том же году Heinkel He 178 поднялся в воздух как первый в мире самолет с чисто турбореактивным двигателем, и, несмотря на проблемы со временем полета и надежностью, он проложил путь к послевоенной реактивной эре, поскольку многие другие производители двигателей совершенствовали и совершенствовали реактивный самолет. концепция более поздних самолетов к концу войны.

Немецкий Messerschmitt Me 262 стал первым действующим реактивным самолетом в 1944 году, следуя по стопам He 178, и, хотя его использование было ограничено после краха Третьего рейха, он доказал, что самолеты с газотурбинными двигателями никуда не денутся. максимальная скорость почти на сто миль в час выше, чем у самого быстрого поршневого самолета союзников того времени.

Jaguar CX75, Jaguar

Какие модели в настоящее время оснащены газотурбинными двигателями?

Газотурбинные двигатели в настоящее время не используются для серийных автомобилей. Ближе всего к производству в недавнем прошлом был концепт Jaguar CX75, в котором использовались микротурбины на дизельном топливе для питания электрической гибридной системы, но автомобиль был списан из-за обострения финансового кризиса.

Вышеупомянутый супербайк Y2K является единственным наземным транспортным средством для использования на дорогах, которое можно приобрести, но они изготавливаются на заказ и имеют производственные номера, исчисляемые однозначными числами в год.

Lotus 56, Victoria Scott

Какова гоночная история газотурбинных двигателей?

Газотурбинные двигатели неоднократно экспериментировались в гонках, поскольку основные проблемы, с которыми сталкивались потребители (а именно низкий расход топлива и шум), были гораздо меньшими проблемами для гоночных команд.

Самые успешные автомобили были выставлены гоночной командой STP на различных гонках Indy в 60-х, начиная с STP Paxton Turbocar, управляемого Парнелли Джонсом. Приводимый в действие газотурбинным вертолетным двигателем ST6, расположенным слева от водителя, он производил 550 лошадиных сил, имел полный привод и имел управляемый водителем воздушный тормоз для замедления. Машина была быстрой — лидировала почти во всех 19 заездах.6 кругов в Indianapolis 500 1967 года, но отказ подшипника вынудил сойти с дистанции за восемь миль до конца гонки. В 1968 году машина разбилась во время тренировки и больше никогда не участвовала в гонках.

Lotus 56 последовал за ним по пятам, пытаясь выиграть Indianapolis 500 с культовым клиновидным профилем автомобилей Lotus с открытыми колесами на десятилетие вперед, но с тем же газотурбинным двигателем ST6, который приводил в движение STP Paxton Turbocar. Несмотря на правила USAC (руководящий орган гонок Indy в то время), предписывающие размеры воздухозаборников, которые почти полностью исключили автомобили с турбинами из гонок, 56 попытался компенсировать недостаток мощности с помощью усовершенствованной подвески и сложной аэродинамики.

Машина, к сожалению, убила водителя Майка Спенса, когда он неправильно рассчитал поворот на тренировке и врезался в стену поворота. Кэрролл Шелби немедленно отозвал другие свои автомобили с турбинным двигателем из 500, заявив, что невозможно сделать гоночный автомобиль с турбинным двигателем безопасным и конкурентоспособным. USAC быстро перешел к полному запрету автомобилей с газотурбинными двигателями в Инди, и это означало смерть 56. Он просуществовал недолго в сезоне F1 1971 года, но так и не добился успеха.

Газотурбинный двигатель Интересные факты

Вы знаете, что хотите больше фактов о газотурбинных двигателях!

• Chrysler Turbine 1963 года выпуска имел скромные 130 л.с., но потрясающие 425 фунт/фут крутящего момента в состоянии покоя.
• Me 262 во время Второй мировой войны имел коэффициент уничтожения более 5: 1 за период его использования, при этом союзники уничтожили 542 самолета против 100 уничтоженных Me 262.