Турбокомпаунд, что это такое и принцип его работы

Современные модели интеркулеров длительное время не требуют особенного ухода. Однако периодический осмотр и своевременная диагностика выхода из строя необходимы. В детали могут обнаружиться следующие поломки:

1. Разрыв патрубка или теплообменника из-за чрезмерного давления. Об этой поломке говорит резкое падение мощности авто и увеличившийся расход топлива. Разорванные патрубки ремонтировать не имеет смысла, так как под давлением воздуха они сразу же вновь выйдут из строя. В этом случае восстановить работоспособность поможет только замена патрубка.
2. Попадание масла во внутреннее пространство. В норме небольшое количество масла попадает в интеркулер во время работы турбины. Допустимые показатели – 0.7-1 литр на 10000 км. Если показатели выше, стоит задуматься о ремонте детали.
3. Трещины на трубках и пластинах. Интеркулер, установленный в крыльях или под передним бампером, подвержен повышенному механическому воздействию.
4. Засорение трубок. Особенно интенсивно происходит это в зимнее время. поэтому зимой очистку детали от химикатов и песка необходимо проводить как можно чаще.

Преимущества и недостатки

Чтобы подвести итоги, можно акцентировать внимание на основных сильных и слабых сторонах таких дополнительных элементов двигателя как интеркулеры. К объективным преимуществам этих устройств можно отнести:. К объективным преимуществам этих устройств можно отнести:

К объективным преимуществам этих устройств можно отнести:

• повышение мощности;
• снижение количества потребляемого топлива;
• повышение экологических показателей двигателя.

За такие достоинства многие готовы пожертвовать некоторыми недостатками.

Слабые стороны у интеркулеров действительно есть. И заключаются они в следующем.

1. Главным недостатком считается образование препятствия на пути прохождения воздуха. Это уже зависит от способа установки и размещения конструкции. Явление в виде создания помехи необратимое, поскольку интеркулер создан для охлаждения воздушных потоков. Такой нюанс приводит к тому, что в наддуве падает давление. Чтобы турбина работала должным образом, часть энергии приходится тратить практически напрасно. Но современные разработчики знают об этом недостатке, потому всячески пытаются минимизировать его.
2. Внешний вид. Далеко не всем нравится тот выступ, который создаёт интеркулер на капоте автомобиля.
3. Массивность. Не все автомобили могут похвастаться солидным свободным пространством под капотом. Если поставить туда ещё охладитель, то места не останется вовсе. Это усложняет доступ к некоторым деталям.
4. Подверженность загрязнениям. Актуально для конструкций, которые монтируются в носовой части машины и по бокам на крыльях. В интеркулер начинают летать мелкие камни, разный мусор с дороги, химикаты и песок во время зимней обработки дорожного покрытия. Всё это приводит к ускоренному износу и ремонтным работам.
5. Дорогостоящий ремонт и обслуживание. Сама по себе деталь не самая дешёвая. И её ремонт обходится в солидные суммы денег. Но это относительный минус, поскольку для множества водителей не составит проблем отдать несколько тысяч рублей за замену патрубков или другие ремонтно-восстановительные работы.

Окончательные выводы и решение относительно установки на машину интеркулера каждый автомобилист должен делать и принимать индивидуально.

Всё зависит от конкретной ситуации и обстоятельств. Для одних водителей ИК становится незаменимым помощником. Другие даже на 50% не используют потенциал установленного интеркулера. И тогда логично спросить, зачем вообще его устанавливать. Двигатель и без дополнительного охлаждения прекрасно справится с такими нагрузками.

Преимущества и недостатки

Особенность инновационной разработки позволила достичь таких положительных результатов:

• Приличное повышение КПД двигателя, но при этом коленчатый вал не раскручивается сильнее обычного;
• Во время работы установка не требует дополнительного топлива, что не делает автомобиль более прожорливым;
• Благодаря наличию гидромуфты обеспечивается стабильность агрегата при резком изменении нагрузки;
• Двигатель работает намного мягче, потому что прирост мощности обеспечивается более эффективным вращением коленвала, но не за счет толчков от кривошипно-шатунного механизма;
• Долговечность агрегата не уменьшается, как если бы на обычный мотор поставили турбину. Наоборот, за счет разгрузки поршневого механизма его рабочий ресурс увеличивается.

К недостаткам относится тот фактор, что на разработку потрачено немало средств и дополнительная установка также потребует платы за модернизацию двигателя. Помимо высокой стоимости самого двигателя, его конструкция усложняется. Из-за этого обслуживание и, в случае необходимости, ремонт становится дороже, а мастера, четко понимающего устройство установки, найти сложнее.

Предлагаем небольшой тест-драйв турбокомпаундного дизеля:

Volvo FH I-Save – тестируем турбокомпаунд

Конструктивное исполнение

Существуют два основных вида этих узлов, которые различаются способом охлаждения.

1. Воздушные интеркулеры реализуют схему охлаждения встречным потоком воздуха. При этом охлаждаемый воздух пропускается через ряд трубок, к которым приварены платины из цветного металла для увеличения поверхности охлаждения.

Коэффициент теплоотдачи увеличивается и проходящий через трубки воздух охлаждается на 45–55 градусов. Доказано, что при таком снижении температуры подаваемого воздуха мощность мотора увеличивается примерно на 15 %.

Этот показатель прямо пропорционален площади охлаждающей поверхности и, соответственно, размерам самого узла.

Воздушные интеркулеры обычно размещают в следующих местах автомобиля:

• непосредственно над верхней поверхностью двигателя;
• перед основным радиатором охлаждения;
• в боковых крыльях.

Устройства этого вида эффективно работают на больших скоростях — более 40 км/час. Поэтому их чаще устанавливают на скоростных транспортных средствах.

Недостатком воздушных интеркулеров водители называют большие габаритные размеры.

2. В водяных интеркулерах в качестве охлаждающей жидкости обычно используется вода. Водяные устройства более эффективны и имеют меньшие размеры по сравнению с воздушными.

В конструкции водяного интеркулера установлено дополнительное оборудование: насос и температурный датчик. Но установка дополнительных узлов компенсируется более высокой по сравнению с моделями воздушного типа эффективностью. Устройства этого вида способны понизить температуру воздуха на 65–75 градусов.

Если же вместо воды использовать специальные охлаждающие жидкости, то теплоотдачу можно увеличить ещё в два раза. Чаще всего в качестве хладагента применяют тосол, антифриз или жидкий азот.

Между тем, модели водяного типа имеют и свои недостатки.

• Во-первых, конструкция водяного интеркулера сложнее устройства с воздушным охлаждением. Это обусловлено необходимостью применения дополнительного оборудования. Дополнительные детали значительно увеличивают стоимость изделий типа «воздух-вода». Ремонт таких узлов будет сложнее и обойдётся дороже.
• Во-вторых, появляются расходы на обслуживание механизма, так как дорогие охлаждающие жидкости необходимо периодически менять.
• В-третьих, необходим постоянный контроль температуры хладагента.

Как все работает

1. После сгорания топлива выхлопные газы покидают цилиндры двигателя через выхлопной коллектор с температурой в диапазоне 650 — 750 градусов.
2. На первом этапе выхлопные газы вращают лопасти турбокомпрессора, про то, что при этом происходит мы писали выше.

3. Покинув турбокомпрессор выхлопные газы через тормоз двигателя (так называемый горный тормоз) попадают в специальную силовую турбину, которая работает на скорости в 55 тыс. об. в минуту.

4. Полученный вращательный момент через гидромуфту и систему понижающих редукторов поступает на коленвал двигателя, оттуда на маховик и коробку передач с частотой до 1900 – 2000 об в минуту.
5. И только тогда выхлопные газы уходят в атмосферу.

Почему форсунки «Скания» могут выйти из строя

Безупречное многократно подтверждённое качество грузовиков «Скания», деталей, из которых эта техника производится, не гарантируют тем не менее бесконечного их функционирования. Состояние тех же насос-форсунок в процессе использования зависит от применяемого масла и топлива.

Сейчас «Скания» снабжается двумя видами насос-форсунок:

• Scania HPI – механическая насос-форсунка компании Cummins (HPI-инжектор высокого давления). Представляет из себя два актуатора (клапана) объёма топлива; два актуатора (клапана) опережения впрыска; сами насос-форсунки;
• электронная насос-форсунка фирмы Bosh (PDE).

Если определены неисправности в работе этих деталей, рекомендуется первым делом обратиться в специализированные сервисы, которые обладают соответствующим оборудованием, так как в любой ситуации ремонт предваряется детальной диагностикой. В сервисах ее производят на специальном стенде. Все компоненты подвергаются испытанию при различных нагрузках двигателя. Подобную проверку целесообразно проводить регулярно, не доводя до поломок.

Электронные насос-форсунки «Скания» оснащаются механическими составляющими, которые, к сожалению, не застрахованы от естественного износа и повреждений.

Самым уязвимым для поломок является клапанный узел, ведь он принимает на себя наибольшую нагрузку при функционировании двигателя. Также часто подвержен поломкам распылитель.

Третье место в данном антирейтинге у электромагнитной части и плунжера. Редко, но случается, что ломается корпус, пружина.

Рекомендуем

Отметим, что большинство поломок не произошли бы при использовании хорошего топлива. Сама фирма «Скания» очень тщательно контролирует качество комплектующих деталей: так, размеры зазоров узлов электромагнитной части у них не превышают два микрона.

Герметичность клапана могут нарушить механические частицы, содержащиеся в недостаточно качественном топливе (в высококачественном они ничтожно малы). Мощность двигателя при наличии повреждений и нарушении герметичности снижается, а расход топлива повышается.

Процесс дефектовки позволяет определить повреждения, образовавшиеся от частиц некачественного топлива.

Определённые проблемы можно решить путем чистки или замены частей насос-форсунки, не прибегая к замене детали целиком. В других ситуациях без этого не обойтись. Ассортимент как оригинальных, так и аналогичных форсунок на рынке представлен довольно широко.

Принцип работы

• Принцип работы турбокомпаунда основан на использовании энергии отработанных газов, что позволило увеличивать мощность двигателей буквально из ниоткуда.
• Давно известно, что энергия, которая выделяется при сгорании топлива в двигателе, используется не полностью.
• В каждом двигателе процентные показатели использования энергии разные, но в среднем они такие:

1. Энергия, которая преобразуется из тепловой в механическую (полезную) – 40 – 45%;
2. Тепловая энергия, которая уходит на нагревание деталей двигателя – 20 – 25%;
3. Тепловая энергия, которая уходит вмести с выхлопными газами – 30 – 40%.

С тепловой энергией, которая уходит на нагрев двигателя, мы ничего сделать не можем, с ней «борется» специально созданная система охлаждения.

А вот использовать30 – 40% энергии, которая уходи с выхлопными газами, вполне возможно и ученные это уже доказали.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• рост эффективного КПД двигателя, а, следовательно, низкий удельный расход топлива;
• вращение коленчатого вала дополняется постоянной передачей усилия от силовой турбины, что сглаживает пульсацию нагрузки, вызванную периодическими тактами сгорания в цилиндрах;
• разгрузка поршневой части двигателя приводит к улучшению показателей надежности и долговечности.

Минусы:

• усложнение конструкции;
• усложнение обслуживания;
• как следствие, увеличение стоимости.

Турбокомпаунд – что это такое? Принцип работы

Для повышения кпд силовых агрегатов производителями разрабатываются разные механизмы и устройства. Среди них – турбокомпаунд. Разберемся, что это за устройство, как работает турбокомпаундный двигатель и какие у него достоинства.

Что такое турбокомпаунд

Такая модификация применяется на дизельном моторе. В классическом виде двигатель имеет турбину, которая использует отработавшие газы для увеличения давления воздуха во впускном коллекторе.

Газовая турбина обеспечивает лучшее сгорание ВТС в цилиндрах, благодаря чему атмосфера получает меньше вредных веществ, а мотор приобретает увеличенную мощность. Однако этот механизм использует лишь часть высвобождающуюся энергию, когда выхлопные газы покидают выпускной коллектор.

Вот некоторые цифры. Температура отработанных газов на выходе из мотора может достигать около 750 градусов. Когда газ проходит через турбину, он раскручивает ее лопасти, за счет чего мотор получает дополнительный объем свежего воздуха. На выходе из турбины газы все еще горячие (их температура падает всего на сотню градусов).

Оставшаяся энергия используется специальным блоком, через который идет выхлоп. Устройство преобразует эту энергию в механическое воздействие, которое усиливает вращение коленвала.

Назначение

Суть компаундного блока заключается в повышении мощности коленчатого вала за счет энергии, которая просто удаляется в обычном двигателе в атмосферу. Дизель получает дополнительную прибавку к крутящему моменту, но при этом не задействует дополнительное топливо.

Принцип работы турбокомпаунда

Классический турбонаддув состоит из двух механизмов. Первый – газовый, крыльчатка которого приводится в движение за счет того, что в выпускном тракте создается давление. Второй механизм – компрессор, связанный с первый элементом. Его цель – нагнетать свежий воздух в цилиндры.

В основе дополнительного блока используется силовая турбина, которая стоит за основной. Чтобы устранить огромную разницу между вращением турбокомпаунда и маховика, используется гидравлический элемент – муфта. Ее пробуксовка обеспечивает согласование крутящего момента, поступающего от устройства и коленвала двс.

????Еще по теме:  Как расшифровать маркировку автомобильных ламп

Вот небольшое видео того, как работает одна из модификаций турбокомпаундных моторов Volvo:

Volvo Trucks – D13 Turbo Compound engine

Схема работы турбокомпаунда

Вот краткая схема работы турбокомпаундного двигателя. Вначале в полость турбокомпрессора поступает отработанный газ, раскручивая основную турбину. Далее поток вращает крыльчатку данного механизма. Причем показатель оборотов может достигать 100 тысяч в минуту.

За контуром нагнетателя установлен блок компаунда. В его полость поступает поток, раскручивая его турбину. Этот показатель достигает 55 тысяч в минуту. Далее используется гидромуфта и понижающая передача, соединенная с коленчатым валом. Без гидромуфты устройство не сможет обеспечить плавное повышение мощности ДВС.

Такую схему имеет двигатель scania. На данном процессе осуществляется работа силовой установки DT 1202. Классический турбированный дизель был способен развить мощность в пределах 420л.с. После того, как производитель модернизировал силовой агрегат системой турбокомпаунда, его производительность увеличилась на 50 лошадей.

Преимущества и недостатки

Особенность инновационной разработки позволила достичь таких положительных результатов:

• Приличное повышение КПД двигателя, но при этом коленчатый вал не раскручивается сильнее обычного;
• Во время работы установка не требует дополнительного топлива, что не делает автомобиль более прожорливым;
• Благодаря наличию гидромуфты обеспечивается стабильность агрегата при резком изменении нагрузки;
• Двигатель работает намного мягче, потому что прирост мощности обеспечивается более эффективным вращением коленвала, но не за счет толчков от кривошипно-шатунного механизма;
• Долговечность агрегата не уменьшается, как если бы на обычный мотор поставили турбину. Наоборот, за счет разгрузки поршневого механизма его рабочий ресурс увеличивается.

К недостаткам относится тот фактор, что на разработку потрачено немало средств и дополнительная установка также потребует платы за модернизацию двигателя. Помимо высокой стоимости самого двигателя, его конструкция усложняется. Из-за этого обслуживание и, в случае необходимости, ремонт становится дороже, а мастера, четко понимающего устройство установки, найти сложнее.

????Еще по теме:  7 советов по мойке машины зимой

Предлагаем небольшой тест-драйв турбокомпаундного дизеля:

Volvo FH I-Save – тестируем турбокомпаунд

Турбокомпаундный двигатель

Владимир ЕгоровИсточник: icarbio.ru 19140 2
Турбокомпаундный двигатель (ТКД) Двигатель внутреннего сгорания, в котором работа газов происходит не только в цилиндро-поршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

Большое распространение получили турбокомпаундные двигатели большой размерности. Сначала корабельные, а затем и авиационные моторы (например, на самолетах «Boeing B-29» и «Douglas DC-7»).

Однако турбокомпаундный силовой агрегат дает экономию топлива, а также имеет лучшие показатели надежности и долговечности в сравнении с классическим поршневым двигателем.

Если коэффициент полезного действия (КПД) бензинового двигателя составляет около 30 – 35 %, а дизеля с турбонаддувом – 40 %, то КПД турбокомпаундного мотора может достигать 46 %.

Экономичность, надежность и долговечность играют важную роль для коммерческого автотранспорта, поэтому с начала 90-х годов XX века начались попытки внедрения силовой турбины в дизельный двигатель на грузовиках.

Устройство и принцип работы

Турбокомпаунд преобразует энергию, которая в противном случае и ушла бы в атмосферу, в работу за счет силовой турбины, приводимой в действие выхлопными газами. Это типичный пример утилизации остаточной энергии отработавших газов.

Устройство турбокомпаундного двигателя «Scania»

Турбокомпаундный двигатель – это частный случай компаундного двигателя. В последнем дополнительная работа извлекается при расширении отработавших газов в цилиндре низкого давления.

Как правило, современный дизель уже включает две турбины. Это газовая и компрессорная (по сути, центробежный компрессор) турбины турбонаддува посаженные на один вал. При компаундировании двигателя добавляется третья – силовая турбина (компаунда). Она также вращается отработавшими газами со скоростью до 55000 об/мин.

Чтобы передать такое быстрое вращательное движение на коленчатый вал, создавав тем самым полезную прибавку крутящего момента, необходимо уменьшить скорость вращения до примерно 2000 об/мин за счет шестерней и гидромуфты.

Гидравлическая муфта не увеличивает передаваемый момент, но ее пробуксовка позволяет плавно согласовать различные частоты вращения (при их резком изменении) маховика и силовой турбины.

Схема работы турбокомпаундного двигателя

Рассмотрим, как работает турбокомпаундный двигатель:

1. Выхлопные газы с температурой 600 – 700 °C поступают в газовую турбину наддува, раскручивая её до 55000 – 100000 об/мин.
2. Газовая турбина через вал передает вращение на центробежный компрессор туробонаддува, который нагнетает воздух во впускной трубопровод для приготовления горючей смеси.
3. Выхлопные газы покидают турбонаддув, потеряв там около 100 °C.
4. Отработавшие газы, сохраняя высокую температуру, поступают в силовую турбину турбокомпаунда, раскручивая её примерно до 55000 об/мин.
5. Вращение силовой турбины передается через понижающую передачу и гидравлическую муфту на коленчатый вал и маховик двигателя.
6. Температура газов на выходе из турбокомпаунда также снижается примерно на 100 °C. Выхлопные газы отводятся через выпускную систему.

Турбокомпаундный дизель

Но автомобилях турбокомпаунд появился в 1991 году, когда фирма «Scania» представила автомобильный шестицилиндровый дизель «DTC11», оснащенный силовой турбиной. Данный двигатель имел рабочий объем 11 литров и развивал мощность 400 л. с. Также он был на пару сотен килограммов легче 14-литровой «восьмерки» аналогичной мощности без турбокомпаунда.

Инженеры «Scania» предвещали этому мотору прекрасное будущее, но как оказалось двигатель «DTC11» работал слишком «жестко». Кроме того, он показал недостаточную топливную экономичность. В результате спрос на данный двигатель был недостаточным (выпущено всего 1500 шт.), поэтому его производство было свернуто.

Эта неудача привела к тому, что появления нового шведского шестицилиндрового турбокомпаундного двигателя «Scania DT 12 02» затянулось. Чтобы снова не потерпеть провал, «Scania» в 1998 году запустила в опытную эксплуатацию 25 грузовиков с турбокомпаундом. Отзывы водителей – самые хорошие. Новый мотор работает очень тихо, а также экономичность на высоком уровне.

Максимальная мощность «Scania DT 12 02» достигает 470 л. с. при рабочем объеме 12 л, что на 50 сил больше, чем у аналога без турбокомпаунда. Но силовая турбина – только одна особенность нового мотора. Второе новшество – это необычные насос-форсунки HPI (High Pressure Injection), созданные в сотрудничестве с фирмой «Cummins».

В насос-форсунах HPI управление впрыском осуществляется гидравлически, с помощью самого топлива. Чем больше дизельного топлива под давлением 18 атмосфер поступит в насос-форсунку по управляющему каналу, тем раньше начнется впрыск (его давление – 1500 атмосфер, а в будущем – до 2400).

Также «Scania» разработала новый электронный блок управления двигателем.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• рост эффективного КПД двигателя, а, следовательно, низкий удельный расход топлива;
• вращение коленчатого вала дополняется постоянной передачей усилия от силовой турбины, что сглаживает пульсацию нагрузки, вызванную периодическими тактами сгорания в цилиндрах;
• разгрузка поршневой части двигателя приводит к улучшению показателей надежности и долговечности.

Минусы:

• усложнение конструкции;
• усложнение обслуживания;
• как следствие, увеличение стоимости.

Зачем на двигатель устанавливают турбокомпаунд

Николай Макаренко

24 июля 2021, 16:40

Турбокомпаундный двигатель (ТКД) – двигатель внутреннего сгорания, в котором работа газов происходит не только в цилиндропоршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

Стремление увеличения эксплуатационных качеств двигателей за счет его скрытых возможностей является перспективным направлением для многих автомобильных компаний и применение турбокомпаунда – характерный тому пример.

Целью создания данного технического новшества, которое впервые было применено шведской компанией Scania в 1990 году, было повышение мощностных и эксплуатационных характеристик дизельных двигателей.

Дизельный двигатель Scania DT 12 02, разработанный компанией в 2001 году, работая как обычный турбо дизель развивал мощность 420 л. с., а после установки турбокомпаундого блока его мощность выросла до 470 л. с.

Принцип работы турбокомпаунда основан на использовании энергии отработавших газов, что позволило увеличивать мощность двигателей.

Покинув турбокомпрессор выхлопные газы с температурой в диапазоне 650 — 750 градусов через тормоз двигателя (так называемый горный тормоз) попадают в специальную силовую турбину, которая вращается на скорости до 55 тыс. об/мин.

Полученный крутящий момент через гидромуфту и систему понижающих редукторов передается на коленчатый вал двигателя. И только тогда выхлопные газы направляются в атмосферу.

Роль гидромуфты очень важна, так как благодаря ей происходит сглаживание меняющихся частот турбины турбокомпаунда и коленчатого вала.

• Увы, но энергия, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах, для передвижения автомобиля используется не полностью.
• В двигателях внутреннего сгорания ориентировочно в механическую (полезную) энергию преобразовывается около 40 – 45%, примерно 20 – 25% (а иногда и больше) – теряется на нагрев деталей, 30 – 40% – уходит с отработавшими газами.
• Использовать энергию, которая теряется с выхлопными газами, вполне возможно, и это уже неоднократно доказано.

Первый этап использования энергии отработавших газов производится в турбокомпрессоре. Он предназначен для нагнетания под давлением воздуха в цилиндры двигателя.

Выхлопные газы с температурой 600 – 700 °C поступают в газовую турбину турбокомпрессора, раскручивая её до 55 000 – 100 000 об/мин.

Она вращает центробежный компрессор, который нагнетает воздух через впускной трубопровод в цилиндры.

Соответственно, большая масса воздуха обеспечивает более полное сгорание даже увеличенной порции топлива, вследствие чего повышается мощность и экономичность двигателя.

Но при этом энергия отработавших газов используется не полностью. Пройдя через турбину выхлопные газы теряют около 100 °C, а значит с 40% энергии используется примерно 15%, а остальные 25% идут в выхлопную трубу.

Для дальнейшего использования оставшейся энергии был разработан специальный турбокомпаундный блок, благодаря которому энергия отработавших газов преобразуется в механическую энергию и через специальный привод передается на коленчатый вал, повышая мощность двигателя.

Из турбины турбокомпаундного блока отработанные газы уже выходят с температурой 480 – 500 градусов.

Особенность инновационной разработки позволила повысить мощность двигателя, улучшить его экономичность и в целом получить более высокий КПД двигателя. Благодаря наличию гидравлической муфты обеспечивается устойчивость работы агрегата при резком изменении нагрузки.

Двигатель работает более плавно, поскольку увеличение мощности обеспечивается за счет вращения коленчатого вала турбиной, а не за счет толчков кривошипно-шатунного механизма. не снижается, а, напротив. За счет разгрузки поршневого механизма долговечность двигателя повышается.

К недостаткам можно отнести увеличение стоимости двигателя и некоторое усложнение его конструкции из-за чего обслуживание и при необходимости ремонт становятся дороже

Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы

Турбонаддув – эффективная система повышения мощности двигателя. Рассмотрим двигатели автомобиля с турбонаддувом, плюсы и минусы, принцип работы турбокомпаундного мотора.

Особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов. Турбокомпрессор – основной элемент турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе. Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер это радиатор воздушного или жидкостного типа.

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува – перепускной клапан. Он ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть в обход турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.

Также устанавливается предохранительный клапан. Он защищает от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блуофф-клапана или перепускаться на вход компрессора с помощью байпас-клапана.

Турбонаддув двигателя не имеет жесткой связи с коленвалом и эффективность работы системы зависит от числа оборотов. Чем выше обороты мотора, тем больше отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя. Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется на мощных V-образных двигателях. Принцип работы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители устанавливают три последовательных турбокомпрессора – triple-turbo и даже четыре – quad-turbo.Комбинированный наддув автомобиля объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Турбокомпаундный двигатель – классический пример рециркуляции. Вместо того, чтобы выбрасывать «отработанную энергию» в атмосферу, вторая турбина, установленная за турбокомпрессором, приводимая в действие выпускными газами, отбирает из них дополнительное тепло. Турбина турбокомпаунда вращается со скоростью 55000 об/мин. Это движение передается через турбинные шестерни и гидравлическую муфту, а затем через шестерни газораспределительного механизма на коленчатый вал. Передача вращения на них создает полезную прибавку крутящего момента, что отражается и на изменении крутящего момента на маховике. Такая дополнительная тяга возникает без увеличения расхода топлива.

• Выхлопные газы поступают из выпускного коллектора двигателя при температуре, близкой к 700° С.
• Выхлоп используются для привода традиционного турбокомпрессора, в котором энергия используется для повышения эффективности сгорания топлива, мощности и крутящего момента двигателя. Затем газы из выхлопа, вместо того, чтобы впустую уйти в атмосферу, направляются в блок турбокомпаунда.
• На входе в блок турбокомпаунда выхлопные газы сохраняют высокую температуру (около 600°С); их энергия используется для разгона второй турбины до 55000 об/мин. На выходе из этой турбины температура газов снижается до 500°С, после чего они отводятся через обычную систему выпуска и глушитель.
• Вращательное движение турбины передается через несколько понижающих передаточных устройств — механические передачи и гидравлическую муфту.
• К моменту передачи вращательного движения на маховик, частота вращения снижается примерно до 1900 об/мин.
• Вращательный момент на маховике увеличивается, и вращение маховика становится более устойчивым и плавным.

В отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют дармовую энергию, которая в моторе выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, чем механические. Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 250 л. с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но они и более экономичны. Низкое КПД двигателя обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью. С увеличением размеров мотора эти потери резко увеличиваются. Небольшие турбированные моторы более эффективны. Турбонагнетатели обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью “газа” и производительностью компрессора.

Недостатком турбокомпрессоров считается невысокая эффективность работы на малых оборотах двигателя. Но есть решения. Установка двух и более турбин, работающих параллельно (системы bi-turbo) или с переменной геометрией, позволяют повысить отдачу системы.

Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000 °С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом. Для эффективного охлаждения интеркулер рассчитывается и подбирается с особой тщательностью.

Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения на высоких оборотах.

Ресурс турбонаддува двигателя автомобиля составляет более 100 000 км. Стоимость ремонта и восстановления не дешевы и для многих автолюбителей это может оказаться серьезным недостатком. Особенно если покупаете б/у машину и не знаете, как долго прослужит турбина.

Турбокомпаунд – что это такое. Принцип работы>

Цель создания турбокомпаунд – повышение мощностных и эксплуатационных характеристик дизельных двигателей. Он позволяет получить дополнительную мощность, преобразуя «теряемую» энергию. Он работает, преобразуя и используя энергию, которая в противном случае была бы потеряна или израсходована впустую.

Турбокомпаундный двигатель – классический пример рециркуляции. Вместо того, чтобы выбрасывать «отработанную энергию» в выхлопную трубу, вторая турбина, установленная за турбокомпрессором, приводимая в действие выхлопными газами, отбирает из этих газов дополнительное тепло.

Как работает

Турбина турбокомпаунда вращается со скоростью 55000 об/мин. Это движение передается через турбинные шестерни и гидравлическую муфту, а затем через шестерни газораспределительного механизма на коленчатый вал. Передача вращения на них создает полезную прибавку крутящего момента, что отражается и на изменении крутящего момента на маховике. Такая дополнительная тяга возникает без увеличения расхода топлива.

Второй этап использования энергии

Для использования оставшейся энергии был разработан специальный турбокомпаундный блок, благодаря которому энергия отработанных газов преобразуется в механическую энергию и через специальный привод передается на колен вал двигателя повышая его мощность.

Из турбины турбокомпаундного блока отработанные газы уже выходят с температурой в 480 – 500 градусов.

Схема работы

• Выхлопные газы поступают из выпускного коллектора двигателя при температуре, близкой к 700° С.
• Выхлопные газы используются для привода традиционного турбокомпрессора, в котором энергия используется для повышения эффективности сгорания топлива и, как следствие, мощности и крутящего момента двигателя. Затем выхлопные газы, вместо того, чтобы впустую уйти в атмосферу, направляются в блок турбокомпаунда.
• На входе в блок турбокомпаунда выхлопные газы сохраняют высокую температуру (около 600°С); их энергия используется для разгона второй турбины до 55000 об/мин. На выходе из этой турбины температура газов снижается до 500°С, после чего они отводятся через обычную систему выпуска и глушитель.
• Вращательное движение турбины передается через несколько понижающих передаточных устройств — механические передачи и гидравлическую муфту. Гидравлическая муфта согласовывает различные частоты вращения маховика и турбины турбокомпаунда.
• К моменту передачи вращательного движения на маховик, частота вращения снижается примерно до 1900 об/мин.
• Вращательный момент на маховике увеличивается, и вращение маховика становится более устойчивым и плавным.

• Принцип работы турбокомпаунда основан на использовании энергии отработанных газов, что позволило увеличивать мощность двигателей буквально из ниоткуда.
• Давно известно, что энергия, которая выделяется при сгорании топлива в двигателе, используется не полностью.
• В каждом двигателе процентные показатели использования энергии разные, но в среднем они такие:

1. Энергия, которая преобразуется из тепловой в механическую (полезную) – 40 – 45%;
2. Тепловая энергия, которая уходит на нагревание деталей двигателя – 20 – 25%;
3. Тепловая энергия, которая уходит вмести с выхлопными газами – 30 – 40%.

С тепловой энергией, которая уходит на нагрев двигателя, мы ничего сделать не можем, с ней «борется» специально созданная система охлаждения.

А вот использовать 30 – 40% энергии, которая уходи с выхлопными газами, вполне возможно и ученные это уже доказали.

Принцип действия и механизм работы турбокомпаунда

201420152016  2017201820202021майиюнь  июльавгустсентябрьОпубликовано: 03 июня 2016, 10:36

Турбина турбокомпаунда устанавливается за системой турбокомпрессора, приводится в действие отработанным выхлопными газами и преобразует их тепло в добавочную энергию. Таким способом происходит так называемый процесс рециркуляции.

Принцип действия системы турбокомпаунда

Вращение турбины турбокомпаунда происходит с помощью специальных шестерней и гидравлической муфты. Ее скорость составляет более 50 тысяч оборотов в минуту. Затем вращательный момент передается на коленвал с помощью шестерней газораспределительной системы. Купить все виды турбин можно тут http://www.zaptop.ru/node/82.

Эта передача вращения создает прибавку мощности, что отражается в ускорении вращения маховика. Таким способом и создается добавочная тяга без какого-либо перерасхода топлива.

Механизм работы системы турбокомпаунда

Когда температура внутри камеры сгорания достигнет значений около +700° C, из выпускного коллектора начнет выходить выхлопной газ.

Этот газ поступает в турбокомпрессорную систему, где его энергия применяется для более продуктивного сгорания топлива, что приводит к увеличению мощности работы двигателя вследствие ускорения вращающего момента двигателя.

В обычном двигателе выхлопной газ после этого выходит в атмосферу. В рассматриваемом случае газ направляется в систему турбокомпаунда.

На входе в систему газы имеют высокую температуру около +600° C. Это тепло служит для преобразования в энергию, с помощью которой турбина системы раскручивается до скорости более 50 тысяч оборотов. Пройдя через турбокомпаунд, температура отработанного газа снижается примерно на 100°, а на выходе он направляется в глушитель и выхлопную трубу.

Вращательный момент придается турбине системы с помощью таких устройств, как гидравлическая муфта и механические передачи. Одной из основных функций гидравлической муфты является также согласование различающихся скоростей обращения турбины турбокомпаунда и маховика.

Скорость обращения маховика составляет примерно 2000 оборотов в минуту. Турбина системы турбокомпаунда придает ему дополнительное вращение, которое повышает скорость оборотов маховика, делает его движения устойчивыми и равномерными.

19 декабря 2020, 12:01Тонкости законного тюнинга автомобиляКаждое изменение в машине по закону должно быть зарегистрировано, даже если автовладелец захотел поменять автомагнитолу. На деле, конечно, этого делать…

03 декабря 2020, 23:23Как защитить машину от угона?Статистика современных угонов показывает, что кражи автомобилей совершаются всё чаще, при этом не зависимо…

Турбокомпаунд – что это? Принцип работы

Турбокомпаунд — что это и как работает? В данной статье расскажем что такое турбомпаунд и принцип работы.

Цель создания турбокомпаунд — повышение мощностных и эксплуатационных характеристик дизельных двигателей. Турбокомпаунд позволяет получить дополнительную мощность, преобразуя «теряемую» энергию. Он работает, преобразуя и используя энергию, которая в противном случае была бы потеряна или израсходована впустую.

Турбокомпаундный двигатель — классический пример рециркуляции. Вместо того, чтобы выбрасывать «отработанную энергию» в выхлопную трубу, вторая турбина, установленная за турбокомпрессором, приводимая в действие выхлопными газами, отбирает из этих газов дополнительное тепло.

Принцип работы турбокомпаунд

Турбина турбокомпаунда вращается со скоростью 55000 об/мин.

Это движение передается через турбинные шестерни и гидравлическую муфту, а затем через шестерни газораспределительного механизма на коленчатый вал.

Передача вращения на них создает полезную прибавку крутящего момента, что отражается и на изменении крутящего момента на маховике. Такая дополнительная тяга возникает без увеличения расхода топлива.

Схема работы турбокомпаунд

• Выхлопные газы поступают из выпускного коллектора двигателя при температуре, близкой к 700° С.
• Выхлопные газы используются для привода традиционного турбокомпрессора, в котором энергия используется для повышения эффективности сгорания топлива и, как следствие, мощности и крутящего момента двигателя. Затем выхлопные газы, вместо того, чтобы впустую уйти в атмосферу, направляются в блок турбокомпаунда.
• На входе в блок турбокомпаунда выхлопные газы сохраняют высокую температуру (около 600°С); их энергия используется для разгона второй турбины до 55000 об/мин. На выходе из этой турбины температура газов снижается до 500°С, после чего они отводятся через обычную систему выпуска и глушитель.
• Вращательное движение турбины передается через несколько понижающих передаточных устройств — механические передачи и гидравлическую муфту. Гидравлическая муфта согласовывает различные частоты вращения маховика и турбины турбокомпаунда.
• К моменту передачи вращательного движения на маховик, частота вращения снижается примерно до 1900 об/мин.
• Вращательный момент на маховике увеличивается, и вращение маховика становится более устойчивым и плавным.

Статьи по теме

• Что такое автомобильный турбокомпрессор?
• Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы
• Турбонагнетатель. Устройство и принцип работы

Что ещё почитать

↑