Количество оборотов для включения турбины дизеля

На стандартном дизеле резкий скачок давления наддува (до 2,1 бар) наблюдается при превышении 1900 об/мин. На этом уровне давление удерживается приблизительно до 4000 оборотов, после чего падает (при дальнейшем увеличении срабатывает клапан сброса).

На каких оборотах турбина выходит на буст?

Часто приходится слышать этот вопрос, который, впрочем, не несет в себе смысла… Давайте разберемся…

Существует общепринятая классификация величины давления наддува: до 0,5 бар – малое давление, до 0,8 бар – среднее давление, свыше 0,8 бар – высокое давление наддува. И тут очень важно понять: любое требуемое и достигнутое давление наддува – это и есть буст. Вы строите турбомотор, значит, величину буста определяете именно вы, и эта информация является исходной при выборе турбокомпрессора, а не конечной. Очевидно, что в вопросе «на каких оборотах турбина выходит на буст?» не хватает, как минимум, конкретной величины буста, к тому же прослеживается попытка рассматривать турбокомпрессор в отрыве от ДВС, а сам по себе он не работает. Так как же тогда выбрать турбину под конкретные требования и конкретный двигатель? Ответ прост: оценивая его по турбокарте. Рассмотрим процесс оценки на конкретном примере.

Сначала необходимо определиться с величиной давления наддува. Тут надо руководствоваться принципом разумной достаточности, а также не забывать про ограничение в виде не бесконечной величины запаса прочности, главным образом, деталей ШПГ. Предположим, что требуемое давление наддува равняется 1,2 бара. Также нам понадобятся следующие данные: объем двигателя, максимальные обороты (опять же, эту величину определяете вы, исходя из тех же соображений, что и при выборе величины наддува), коэффициент наполнения. Пусть объем двигателя равен 1690куб.см, максимальные обороты равны 6500об/мин, коэффициент наполнения для 8V двигателя равен 0,75 (а для 16V – 0,85).

Расход воздуха таким двигателем: (1690*6500*0,5*0,75) / 1000000 = 4,12 куб.м/мин. Где 0,5 – это коэффициент, означающий, что наполнение цилиндров происходит один раз за два оборота коленвала (т.е. у нас четырехтакный двигатель); 1000000 – коэффициент для перевода куб.см. в куб.м. Переводим в более корректную величину, а именно в кг/мин, для чего умножаем на 0,98 (такова плотность воздуха при 15град Цельсия на 200м над уровнем моря, т.е. в Москве) = 4,04кг/мин

Выбранное давление 1,2 бара – это давление избытка относительно атмосферного, абсолютная величина равна 2,2 барам, т.е. атмосферное давление плюс давление наддува с учетом того, что 1 атмосфера примерно равна 1 бару.

Расход воздуха через мотор при наддуве 1,2 бара равен: 2,2*4,04=8,89кг/мин.

Мы готовы к оценке турбокомпрессора. Наша главная цель – «попасть» в зону максимального КПД (на турбокарте эти зоны ограничены замкнутыми областями, а КПД этих областей подписаны). По оси Х – расход воздуха, по оси Y – давление наддува. Поскольку на турбокарте у нас расход воздуха задан в фунтах в минуту, то переведем наши 8,89кг в эту величину = 19,6 фунта/мин. На турбокарте (к примеру, на карте турбокомпрессора Garrett GT2854R) находим точку пересечения величин 19,6 по Х и 2,2 по Y и попадаем в зону 68% – это хороший результат, но может быть и лучше, необходимо изучить турбокарты и у других турбокомпрессоров, главное – не попадать в зону ниже 60%.

Далее нам надо изучить переходные процессы турбокомпрессора. Для чего необходимо построить линию по двум точкам. Первая точка: расход воздуха при 50% от максимальных оборотов, т.е 19,6*0,5=9,8 фунта/мин. Вторая координата для этой точки – это заданное давление наддува 2,2 бара. Вторая точка: 20% от максимального расхода воздуха, т.е 19,6*0,2=3,9 фунта/мин; и давление равное единице (т.е только атмосферное давление без избытка от турбины). Линия, проходящая через эти две точки, должна оказаться внутри границ турбокарты (т.е. не оказаться слева от графиков). В нашем случае линия идет прямо по границе – это приемлемо. Непопадание линии в границы вовсе не означает, что турбокомпрессор не будет работать, но в исходных данных есть противоречия: наддув требуется большой, а объем у двигателя мал, при этом диапазон оборотов узок и т.п. (на практике эти противоречия могут выглядеть так: большая турбояма, за которой турбина только-только раскручивается, а уже срабатывает отсечка по оборотам) – «на выходе» это даст несбалансированный двигатель, инженеры такого бы не построили (впрочем, они разрабатывают эластичные моторы, пригодные для комфортной эксплуатации в городских условиях, а у вас могут быть другие цели).

Несомненно, у турбокомпрессора есть и другие не менее важные параметры, которые также необходимо учитывать при его выборе, но это уже выходит за рамки данной заметки.

Турбокомпрессор

Компания ЗАО «Turbocentras» занимается сбытом и поставками турбокомпрессоров всех ведущих производителей. Мы предлагаем турбины «BorgWarner Turbo Systems («3K», «KKK», «Schwitzer»)», «Hitachi», «Holset», «Honeywell Garrett», «IHI Turbo», «Mitsubishi», «Toyota» с доставкой по всему миру.

На наших складах можно встретить как новые оригинальные турбокомпрессоры, так и устаревшие турбины, снятые с производства. Наши специалисты с радостью помогут подобрать турбокомпрессор для вашего автомобиля, неважно будь то старенький Renault или новый дорогой Porsche. Возможность приобретения у нас альтернативного, полностью восстановленного турбокомпрессора порадует любого клиента с низким бюджетом.

Турбокомпрессор — Турбина

Турбокомпрессор (турбина) – это устройство, увеличивающее общую мощность двигателя внутреннего сгорания, используя кинетическую энергию отработанных выхлопных газов.

Вообще-то, с технически правильной позиции, называть турбокомпрессор турбиной или турбиною, технически неверно!
Потому как: турбина + компрессор = турбокомпрессор.
Но мы не будем педантами и лишь вкратце поясним, что к чему….

Турбина – устройство, преобразующее кинетическую энергию газа в механическую силу. В турбокомпрессоре, турбиной является его «горячая» часть, через которую проходит поток горячих отработанных выхлопных газов, заставляющий вращаться вал с рабочим колесом.

Компрессор – устройство, применяемое для нагнетания потока газа, в данном случае потока воздуха. В турбокомпрессоре, компрессор является его «холодной» частью и служит для нагнетания потока воздуха в цилиндры двигателя, при помощи крыльчатки компрессора, которая вращается за счёт вращения вала с рабочим колесом турбины в «горячей» части.

Компоненты турбокомпрессора

Отработанные газы под давлением приводят в движение крыльчатку турбины, которая вращает находящуюся на том же валу крыльчатку компрессора, которая в свою очередь, нагнетает поток воздуха во впускной коллектор двигателя. Турбина, таким образом, повышает давление в смеси воздуха и топлива внутри впускной камеры двигателя. В цилиндрах нагнетаемый поток увеличивает плотность горючего заряда смеси, что приводит к сгоранию большего количества топлива и выделению большего объема газа, двигающего поршни с последующим ростом мощности двигателя.

Скорость вращения ротора обычной турбины, в рабочих режимах, варьируется в пределах 70000 – 90000 оборотов в минуту. Иногда пиковая скорость вращения может достигать 200000 и более оборотов в минуту. Например, на простых турбинах «Garrett» в условиях тестирования или ремонта, производя балансировку сердцевины (картриджа, точнее: ротора) турбокомпрессора, скорость вращения вала турбины достигает 130000 – 150000 оборотов в минуту, а у турбин «BorgWarner» (серии KP35, KP39) и «Mitsubishi (MHI)» (серии TD03, TD025) 200000 оборотов в минуту. Обычно, чем меньше размеры турбокомпрессора, тем выше скорость вращения его ротора.

Маслопровод турбокомпрессора

Высокие скорости вращения вала (ротора) вызывают сильное трение и нагрев деталей турбины. Для смазывания и охлаждения элементов турбокомпрессора применяется система смазки двигателя. Моторное масло двигателя, поступая в турбину, покрывает вал тонким слоем смазки, тем самым смазывая и охлаждая его. Такой способ смазки маслом вала, обеспечивается применением гидростатических подшипников в турбокомпрессорах. Гидростатический подшипник позволяет ротору турбины достигать высоких скоростей вращения без перегрева и трения. Система смазки и охлаждения турбины напрямую зависима от качества моторного масла, используемого в двигателе. Неисправность турбины чаще всего связана с нарушением работы системы смазки из-за применения некачественного масла.

Большинство современных транспортных средств оснащаются турбокомпрессором, ввиду значительного повышения эффективности работы двигателя. Изначально, установленный на выходном тракте турбокомпрессор, на самом деле немного снижает мощность двигателя, создавая небольшое сопротивление отработанным газам и немного мешая его работе. Но, прирост мощности, после цикла работы системы турбонаддува, значительно превышает потерянную мощность. Турбонаддув в среднем обеспечивает двигателю прирост мощности в 30 – 40%. С эффективностью использования турбины не поспоришь. Двигатели, снабжённые турбиною значительно производительнее обычных двигателей, так как более эффективно расходуют топливо и позволяют повысить мощность без увеличения скорости вращения двигателя.

В использовании турбин существуют свои минусы, так сказать: побочные, негативные моменты. К примеру: практически все турбокомпрессоры обладают собственной инертностью срабатывания. От момента нажатия на педаль акселератора до эффективного прироста мощности двигателя, наблюдается временная задержка, называемая «турбо-яма». За задержкой следует резкий прирост мощности, и иногда ощутим резкий рывок двигателя. Связано это в основном с силой трения ротора, которому требуется время, чтобы набрать скорость вращения до рабочего режима работы. Эти недостатки практически сведены к нулю в турбокомпрессорах с системой изменения геометрии потока отработанных (выхлопных) газов («VNT» турбины) и в турбинах с перепускными клапанами («wastegate» турбины).

Можно обозначить основные типы автомобильных турбин – это VNT (Variable-Nozzle Turbine) турбокомпрессоры с системами изменения геометрии потока выхлопных газов при помощи соплового устройства (Nozzle Ring) и обычные турбины без систем подобных VNT. К особому типу можно отнести турбины с технологией «wastegate». Технология «wastegate» по принципу своей работы схожа с VNT системами, но в отличие от VNT, «wastegate» турбокомпрессоры не имеют соплового устройства. Турбины с «wastegate» используют особый перепускной клапан для управления уровнем потока выхлопов.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией …? ☺

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией появились где-то на просторах интернета, а точнее на страницах Википедии. Изменение геометрии турбины может быть вызвано страшным дорожно-транспортным происшествием. Турбину с изменённой геометрией можно встретить после аварии или под работающим прессом. Можно также, воспользовавшись высокотехнологичной кувалдою, изменить геометрию турбокомпрессора, причём даже несколько раз.

Турбины с системой изменения геометрии потока выхлопных газов

Производители турбокомпрессоров используют разные названия систем VNT:

• Variable-Area Turbine Nozzle (VATN);
• Variable-Geometry Turbo (VGT);
• Variable-Nozzle Turbine (VNT);
• Variable-Turbine Geometry (VTG);
• Variable-Vane Turbine (VVT).

VNT турбокомпрессоры отличаются наличием кольца (англ. “Nozzle Ring”) с подвижными лопастями аэродинамической формы (англ. “Nozzles”). Лопасти турбин VNT, регулируя площадь каналов на входе колеса (крыльчатки) турбины, изменяют поток проходящих газов с целью повышения или оптимизации эффективности турбонаддува. Сами лопасти на кольце приводятся в движение при помощи вакуумного привода (актуатора, actuator), пневматического или гидравлического привода, электронного сервопривода.

При большом потоке поступающих в турбокомпрессор отработанных газов, на высоких оборотах двигателя, система VNT увеличивает площадь канала поступающего в турбину потока, понижая давление и скорость, что предотвращает слишком высокую скорость вращения ротора турбины и поддерживает заданный уровень наддува.

При небольшом потоке отработанных выхлопных газов, на низких оборотах двигателя, система изменения геометрии потока уменьшает канал поступающим в турбокомпрессор газам, увеличивая давление и скорость потока газов в турбине.

Турбокомпрессоры, оснащённые системами изменения геометрии потока выхлопных газов (VNT турбины) преимущественно встречаются на дизельных двигателях.

Основные преимущества турбокомпрессоров с системами VNT:

• Лучшее торможение двигателем, из-за повышения давления в выходном тракте двигателя, путём перекрытия потока выхлопных газов;
• Отсутствие инертности в работе двигателя, отсутствие «турбо-ямы» при нажатии на педаль акселератора;
• Меньшее давление в выходном тракте двигателя на всех скоростях вращения приводит к приросту мощности;
• Турбина интенсивнее нагнетает воздух даже на низких оборотах двигателя, обеспечивая больший крутящий момент;
• Эффективный расход топлива, благодаря полному контролю степени наддува турбокомпрессора.

Турбокомпрессоры без VNT систем – обычные турбины

Турбины, без систем подобных VNT, не обладают всеми преимуществами VNT турбокомпрессоров. Обычные турбокомпрессоры имеют более простую конструкцию и наиболее часто применяются в бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Отсутствие VNT, позволяет эксплуатировать турбокомпрессор в более высоких температурных режимах, так как механизм VNT узла менее стоек высоким температурам. Именно поэтому обычные турбины чаще встречаются на бензиновых двигателях, где температура горящей смеси значительно выше.

Перепускной клапан турбины (технология «wastegate»)

Перепускной клапан турбокомпрессора регулирует движущийся через турбину поток выхлопных газов, регулируя тем самым интенсивность наддува.

Повышение или понижение давления потока выхлопных газов в турбине приводит к изменению степени наддува. С целью повысить или снизить давление поступающего потока, регулируемый пневматическим или электронным приводом, перепускной клапан направляет отработанные газы в турбокомпрессор или мимо него. Срабатывать перепускной клапан заставляет система управления двигателем, которая считывает показания датчиков давления турбонаддува.

Использование перепускного клапана турбины, является своего рода альтернативой технологии VNT. Применение перепускного клапана позволяет предотвратить чрезмерно высокое вращение ротора турбины и немного оптимизировать эффективность работы турбокомпрессора.

Интеркулер турбокомпрессора

Интеркулер турбокомпрессора – это устройство, предназначенное для охлаждения, нагнетаемого турбиной воздуха. Используется как промежуточный охладитель (радиатор, теплообменник) потока горячего воздуха, выдаваемого турбокомпрессором и направляющегося в цилиндры двигателя.

Воздух, создаваемый в компрессоре турбины, нагревается до высоких температур, находясь под высоким давлением. Проходя через соединительные патрубки в промежуточный охладитель (интеркулер), остывший воздух поступает в цилиндры двигателя. Это позволяет избежать излишней детонации горючей смеси в конце такта сжатия внутри цилиндра и способствует отводу лишнего тепла из турбокомпрессора.

Интеркулер обычно располагается в передней части корпуса транспортного средства для охлаждения потоком воздуха окружающей среды, возникающего из-за движения.

Где приобрести турбокомпрессор? – Продажа турбин

За оптимальным решением по выбору турбокомпрессора, смело обращайтесь в компанию ЗАО «Турбоцентрас». Специалисты нашей компании всегда помогут вам в вопросах выбора и приобретения турбокомпрессора. Наши сотрудники предоставят вам профессиональную, исчерпывающую все вопросы консультацию, дадут полезные рекомендации по вопросам последующей эксплуатации приобретённой турбины.

Приобрести турбокомпрессор, можно в нашем интернет-магазине или просто связавшись с нами по телефону либо по электронной почте.

Турбина в авто

Что такое турбина и какие проблемы могут возникнуть в ее работе?

Турбина — это вспомогательное устройство для повышения мощности двигателя, используя те же выхлопные газы, которые выпускает двигатель. В турбине есть так называемые «лепестки» (лопасти), они при вращении создают давление, которое поступает обратно в камеру сгорания, тем самым увеличивая детонацию и мощность двигателя. Соответственно, чем больше давление в турбине, тем мощнее двигатель. Давление в турбине измеряют в барах. 1 бар — это приблизительно 1 атмосфера или 1 кгс/см2.

Иногда выхлопных газов, исходящих из двигателя, становится недостаточно и появляются провалы в работе турбины. Это называется — турбояма. При давлении на педаль акселератора двигатель не успевает докручиваться из-за того, что турбина не подает достаточного давления в систему. Так появляется турбояма. Вращается турбина от выхлопных газов, и обороты могут достигать 150 тысяч в минуту. Соответственно, двигатель и турбина связаны и зависимы друг от друга. А что произойдет, если турбина будет «дуть» очень сильно? Выдержит ли двигатель? Конечно же турбину не устанавливают, не предусмотрев запас прочности двигателя. У турбированного двигателя усиленные комплектующие, другая система впуска и выпуска, и, помимо этого, в турбине предусмотрен клапан. Клапан этот выпускает избыточное давление, тем самым сохраняя двигатель от подрыва.

За состоянием автомобиля и его комплектующих каждый водитель должен внимательно следить, проходить техосмотры и постоянно ухаживать за авто. Ведь каждая деталь играет важную роль в работе транспортного средства. Не стоит забывать и о таком важном процессе, как страхование авто. Процедура эта в настоящее время очень упрощена и есть возможность оформить полис ОСАГО онлайн. Во Владивостоке полис ОСАГО можно приобрести либо в офисе страховой компании, либо через интернет. Например, на сайте strahovkaru.ru можно рассчитать стоимость ОСАГО во Владивостоке и оформить покупку онлайн.

Но зачастую турбояма появляется не только от работы турбины, а и от того, что машина ехала слишком медленно и обороты двигателя были очень низкими. Водитель, желая внезапно ускориться, резко нажимает на педаль газа, а двигатель не раскручивается. Поэтому, чтобы активировать турбину, нужны большие обороты двигателя. Наверняка вы замечали, что при старте на драг-рейсинге машины попросту чуть ли не разрываются перед тем, как загорится зеленый свет светофора. Все это для того, чтобы не появилась турбояма и двигатель не потерял мощности при старте и использовал всю мощность турбины.

На дизелях и бензиновых машинах турбояма происходит почти аналогично. Турбояма мешает динамичной езде и доставляет неприятные ощущения водителю. Эта проблема еще не решена полностью. Есть лишь альтернативные решения, которые хоть как-то устраняют эту проблему.

Не нужно сразу менять турбину при появлении турбоям. Нужно изменить режим работы двигателя, проводя чип-тюнинг, при котором двигатель будет подстраиваться под работу турбины. Ставят дополнительную вторую турбину, которая будет компенсировать работу первой. Такие движки называются битурбо («biturbo»). А некоторые производители авто используют дополнительные емкости с воздухом для подачи его в турбину.