Как работает турбина на дизельном двигателе видео: Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Содержание

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала.

Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо.

А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами.

Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом).

Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

Турбина с изменяемой геометрией.

Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

Как работает турбина на дизельном двигателе видео

Привет мои дорогие Други и Подруги!Решил вам для расширения кругозора создать вот такой вот ПОСТ…
Если вы эксплуатируете дизельный или бензиновый (турбированный) автомобиль, то стоит уделить особое внимание состоянию турбины. Это довольно дорогой агрегат, который существенно влияет на стоимость приобретаемого «железного коня». Если автомобиль ранее неправильно эксплуатировался может потребоваться ремонт турбины, который ощутимо ударит по карману. Поэтому к вопросу выбора автомобиля с турбокомпрессором стоит подходить с особой тщательностью.
Диагностика проблемы в автосалоне может обойтись вам в кругленькую сумму, и это не считая самого ремонта. Если средства ограничены, то вы можете самостоятельно проверить работу турбокомпрессора.
Основные неисправности турбины дизельного двигателя (тут и далее подрузумевается в том числе бензиновые турбированные аналоги) можно определить не прибегая к помощи специалистов. Часто автомобилисты или работники СТО сразу снимают турбокомпрессор с двигателя, не определив реальной проблемы. Это приводит к лишним тратам сил и времени. В большинстве случаев намного проще определить неисправность не снимая турбину.
Наиболее распространёнными признаками неисправности турбины являются:
чёрный, сизый или синий цвет выхлопных газов
шумная работа двигателя, помпаж
перегрев двигателя
большой расход масла или топлива
уменьшается тяга
К причинам таких проблем относят: грязное или некачественное масло, посторонние предметы внутри механизма турбины, отсутствие или низкий уровень масла.
Хотя это признаки показательны, далеко не всегда они указывают именно на неисправность работы турбины. В ряде случаев причиной их появления являются другие узлы двигателя.двигателя
Теперь рассмотрим, как самостоятельно проверить турбину дизельного двигателя и устранить проблемы.
Начнем с наиболее простых и легко обнаруживаемых визуально проблем, которые можно определить самостоятельно.
Уменьшение мощности двигателя, выхлопные газы стали чёрного цвета.
Налицо недостаточное поступление воздуха в двигатель и сгорания обогащённой смеси внутри турбины.

Причина: засорение клапана, утечка во впускном или выпускном коллекторе.

Устранение. Запускаем двигатель и слушаем работу турбины. По звуку можно определить, где именно возникла проблема. Проверяем места соединения воздушных патрубков, если там все в порядке переходим к воздушному фильтру. В случае если его работа нарушена, необходима замена.

Если есть возможность, то проверьте износ турбины. Для этого прокрутите немного ротор вокруг своей оси. Небольшой люфт является нормой, но если же ротор цепляет за корпус, турбину следует отдать в ремонт.

Если вы выполнили все перечисленные действия, а причина так и не найдена, проблема кроется в неисправности самого двигателя и топливной системы.

Сизый, белый или синеватый цвет выхлопных газов.
Серый (белый или синеватый) дым свидетельствует о том, что масло попадает выхлопную систему и там сгорает. В таком случае поломка возникла в турбине или двигателе. Не в зависимости от изменения цвета дыма растет потребление масла с 0,2 до 1 литра на тысячу километров.

Устранение: Проверяем воздушный фильтр, как ни странно вероятнее всего его загрязнение стало причиной утечки масла. Дело в том, что загрязненный воздушный фильтр пропускает незначительный объем воздуха из-за чего создается большая разница в давлении между корпусом компрессора и картриджем турбины (иначе корпус подшипников) и из второго в первый начинает вытекать масло. Если фильтр в порядке смотрим на наличие повреждений на роторе. После внимательно осматриваем сливной маслопровод на наличие пробок, перегибов и повреждений. Не в зависимости от результатов предыдущих проверок обратите внимание на давление картерных газов. Они могут препятствовать нормальному сливу масла. Часто эта проблема возникает из-за нарушений их системы вентиляции. И последнне ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР .В нем не должно быть МАСЛА…
Устранение. Опять же начинаем с воздушного фильтра. После проверяем давление в корпусе турбины и крепление. На глаз определяем износ турбины. Это можно сделать по люфту оси. Если все в норме, то скорее всего причина поломки в повышенном давлении картерных газов или засорении сливного маслопровода.

Шумная работа двигателя.Признаки неисправности турбины
Наиболее распространёнными признаками неисправности турбины являются:

чёрный, сизый или синий цвет выхлопных газов
шумная работа двигателя, помпаж
перегрев двигателя
большой расход масла или топлива
уменьшается тяга
К причинам таких проблем относят: грязное или некачественное масло, посторонние предметы внутри механизма турбины, отсутствие или низкий уровень масла.

Хотя это признаки показательны, далеко не всегда они указывают именно на неисправность работы турбины. В ряде случаев причиной их появления являются другие узлы двигателя.

Диагностика турбины без снятия с двигателя
Теперь рассмотрим, как самостоятельно проверить турбину дизельного двигателя и устранить проблемы.

Начнем с наиболее простых и легко обнаруживаемых визуально проблем, которые можно определить самостоятельно.
Уменьшение мощности двигателя, выхлопные газы стали чёрного цвета.
Налицо недостаточное поступление воздуха в двигатель и сгорания обогащённой смеси внутри турбины.

Причина: засорение клапана, утечка во впускном или выпускном коллекторе.

Устранение. Запускаем двигатель и слушаем работу турбины. По звуку можно определить, где именно возникла проблема. Проверяем места соединения воздушных патрубков, если там все в порядке переходим к воздушному фильтру. В случае если его работа нарушена, необходима замена.

Если есть возможность, то проверьте износ турбины. Для этого прокрутите немного ротор вокруг своей оси. Небольшой люфт является нормой, но если же ротор цепляет за корпус, турбину следует отдать в ремонт.

Если вы выполнили все перечисленные действия, а причина так и не найдена, проблема кроется в неисправности самого двигателя и топливной системы.

Сизый, белый или синеватый цвет выхлопных газов.
Серый (белый или синеватый) дым свидетельствует о том, что масло попадает выхлопную систему и там сгорает. В таком случае поломка возникла в турбине или двигателе. Не в зависимости от изменения цвета дыма растет потребление масла с 0,2 до 1 литра на тысячу километров.

Устранение: Проверяем воздушный фильтр, как ни странно вероятнее всего его загрязнение стало причиной утечки масла. Дело в том, что загрязненный воздушный фильтр пропускает незначительный объем воздуха из-за чего создается большая разница в давлении между корпусом компрессора и картриджем турбины (иначе корпус подшипников) и из второго в первый начинает вытекать масло. Если фильтр в порядке смотрим на наличие повреждений на роторе. После внимательно осматриваем сливной маслопровод на наличие пробок, перегибов и повреждений. Не в зависимости от результатов предыдущих проверок обратите внимание на давление картерных газов. Они могут препятствовать нормальному сливу масла. Часто эта проблема возникает из-за нарушений их системы вентиляции.

И последнее – выпускной коллектор. На нём не должно быть следов масла.

Повышенный расход масла.
Устранение. Опять же начинаем с воздушного фильтра. После проверяем давление в корпусе турбины и крепление. На глаз определяем износ турбины. Это можно сделать по люфту оси. Если все в норме, то скорее всего причина поломки в повышенном давлении картерных газов или засорении сливного маслопровода.

Шумная работа двигателя.
Устранение. Проверяем все трубопроводы, которые работают под давлением, затем ось турбины. Просматриваем роторы на наличие повреждений. Если вы обнаружили потёртости или деформацию, необходимо снять турбину для более тщательного осмотра. Скорее всего, понадобится квалифицированный ремонт.
ДАЛЕЕ перейдем ко второму этапу проверки для него нам понадобиться посторонняя помощь.

Проверка наддува. Заведите мотор, откройте капот, найдите патрубок соединяющий турбину и впускной коллектор двигателя и пережмите его рукой, затем попросите своего товарища нажать на газ в течение 3-5 секунд, а потом отпустить. В это время вы должны почувствовать, как патрубок раздувается под давлением. Если такого нет в течение 3-4 циклов значит турбина сломана.
В большинстве случаев вполне хватает первых двух этапов для определения неисправности турбокомпрессора не снимая его с двигателя, но для пущей уверенности можно провести и следующие пункты.
Отсоедините и осмотрите патрубки. Если в них нет или имеется незначительные следы отпотевания масла — значит все хорошо, но если же там его много значит нужно выяснять причину. Иногда турбина при этом совершенно исправна, а виной всему двигатель.
Посмотрите на состояние крылатки турбины, если есть следы зазубрин и забоин то турбину как можно раньше нужно снять для проведения ремонта или полной замены.
Попробуйте переместить вал в осевом направлении. Люфта вообще не должно ощущаться, поскольку его допустимое значение менее 0,05мм в противном случае турбина является сломанной.
Передвиньте вал в радиальном направлении. Его значение достигает 1 мм, поэтому его можно ощутить. Прокрутите крыльчатку вокруг своей оси. При этом она не должна задевать стенки. Если это все же происходит или люфт значительно больше значит турбина в скором времени сломается или уже сломана.
Если предыдущие этапы не дали результатов осмотрите корпус турбины, патрубки, фланцы, коллекторы двигателя на наличие трещин.
Будьте более внимательны к работе своего автомобиля. Если вы заметили какое-то изменение, то не ждите усугубления проблемы, а проведите диагностику. Всегда используйте только качественное масло, масляные фильтры и меняйте их в срок. Это поможет турбине на дизельном двигателе прослужить вам долгие годы…

Турбокомпрессор — устройство, которое позволяет примерно на 30% увеличить мощность мотора, при этом отсутствует необходимость физически увеличивать объём цилиндров. Такие агрегаты установлены практически на всех современных автомобилях, вне зависимости от типа используемого топлива. Ниже подробнее расскажем об устройстве и работе турбины дизельного двигателя, а также обрисуем минусы этого устройства и самые распространённые поломки.

Устройство и особенности турбины

Агрегат состоит из двух устройств — турбины и компрессора. Задача первой преобразовывать энергию выхлопных газов, а второго — подавать сжатый воздух в цилиндры. «Крыльчатки» — главные составляющие части этой системы, представляют собой два лопастных колеса (компрессорное и турбинное).

По своей сути компрессор — это насос, его единственная задача заключается в подаче сжатых атмосферных воздушных масс в цилиндры. Кислород необходим для сжигания топлива, чем больше его поступит, тем больше силовой агрегат сможет сжечь. В результате это приводит к значительному увеличению мощности движка без физического увеличения объёма или количества цилиндров. Система турбонаддува состоит из следующих компонентов:

  • корпус компрессора;
  • корпус турбины;
  • корпус подшипников;
  • компрессорное колесо;
  • турбинное колесо;
  • ось или вал ротора.

В турбонаддуве основным элементом выступает ротор, который защищается корпусом и крепится к специальной оси. И сам ротор, и корпус турбины изготавливаются из термостойких сплавов — это необходимо из-за того, что они находятся в постоянном контакте с газами высокой температуры.

Ротор и крыльчатка вращаются в разных направлениях с большой скоростью — такое решение обеспечивает их плотный прижим друг к другу. Принцип работы в следующем:

  1. Отработанные газы поступают в выпускной коллектор.
  2. Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки.
  3. В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.

Благодаря такому принципу и обеспечиваются вращение турбины. Что касается оси турбонагнетателя, то она крепится на специальных подшипниках скольжения и смазывается за счёт поступления жидкости из моторного отсека. Утечка смазочной жидкости предотвращается благодаря наличию прокладки и уплотнительным кольцам. Кроме того, дополнительную герметизацию обеспечивают смешанные и отдельные потоки отработанных газов и воздуха. Такое технологическое решение не обеспечивает гарантии в 100%, что выхлоп не попадёт в сжатый воздух, однако система этого и не требует.

Что ещё входит в систему турбонаддува

Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.

Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.

Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).

Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.

Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.

Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.

Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.

Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.

Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.

Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.

Принцип работы

Для начала нужно разобраться с двумя терминами.

Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.

Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.

Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана откры

Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Мощность двигателя автомобиля напрямую зависит от того, какое количество топлива и какой объем воздуха поступают в двигатель. Чтобы повысить мощность двигателя, логично увеличить количество этих компонентов. 

Просто увеличить количество топлива недостаточно, если при этом не увеличить объем воздуха, необходимого для максимально полного сгорания топлива. Использование турбокомпрессора дает возможность доставить больший объем воздуха в цилиндры, предварительно сжав его.

Принцип работы турбины двигателя таков: в цилиндры под давлением отработанных газов подается сжатый воздух, который вращает крыльчатку. Компрессор, расположенный на одном валу с крыльчаткой, нагнетает давление в цилиндр.

Турбонаддув от выхлопных газов – наиболее эффективная система увеличения мощности двигателя. Использование турбонаддува не увеличивает объем цилиндров и не влияет на частоту вращения коленвала.

Таким образом, помимо увеличения мощности, турбонаддув позволяет рационально расходовать топливо и уменьшить токсичность отработанных газов благодаря тому, что топливо сгорает полностью. 

Устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува используется не только в дизельных, но и в бензиновых двигателях.

Система турбонадува состоит из следующих элементов:

  • Турбокомпрессора;
  • Интеркулера;
  • Перепускного клапана;
  • Регулировочного клапана;
  • Выпускного коллектора.

 

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов.  

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться.  С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что  здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

Более наглядно схема работы турбины показана в этом видео:

 

 

 

Принцип работы дизельной турбины несколько отличается от работы турбины на бензиновом двигателе. В чем отличие? Давайте рассмотрим подробнее.

 

Отличие работы турбины бензинового двигателя

Основное отличие турбин бензинового двигателя от турбин дизельного в том, что последние раскручиваются с помощью выхлопных газов, температура которых достигает 850 градусов.  А турбина бензинового двигателя раскручивается с помощью газов, имеющих температуру от 1000 градусов. Имея одинаковый принцип работы, бензиновая турбина изготовлена из более жароустойчивых сплавов, нежели турбина дизельная.

Само строение бензиновой турбины также имеет некоторые отличия, в частности угол входа, крутка лопаток и т.д. По этой причине не стоит использовать дизельные турбины для наддува бензинового двигателя, впрочем, как и наоборот (подробнее в статье).

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Turbo Cleaner (Очиститель турбины) | Wynn’s Россия

DIESEL TURBO SERVE

Wynn’s Diesel Turbo Serve, профессиональный продукт для дизельных двигателей который очищает горячую часть турбины и разблокирует лопатки изменяемой геометрии крыльчатки.

DIESEL AIR INTAKE CLEANER

Очиститель воздухоприемной системы дизельного двигателя — чрезвычайно мощное средство для очистки и удаления сажи и прочих загрязнений. Эти отложения и грязь уменьшают поступление воздуха, ухудшают работу клапана рециркуляции отработанных газов (EGR), что в итоге может привести к его неисправности. Все это приводит к неэффективному сгоранию, неровным холостым оборотам, в некоторых случаях двигатель самопроизвольно глохнет.

DPF OFF-CAR CLEANING FLUSH

Wynn’s DPF Off-Car Cleaning Flush, для профессионального использования, быстро и эффективно очищает заблокированные сажевые фильтры со снятием.

Ice Proof (АНТИГЕЛЬ)

Wynn’s Ice Proof для дизельного топлива предназначен для:
1) улучшения текучести дизельного топлива при низких температурах
2) предотвращения появление, роста и оседания парафиновых кристаллов

Diesel System Purge (Промывка топливной системы)

Wynn’s Diesel System Purge создан для устранения грязи и отложений в системах впрыска дизельного топлива. Он должен быть использован с оборудованием Wynn’s RCP, FuelSystemServe или FuelServe.

Dry Fuel (Осушитель топлива)

Wynn’s Dry Fuel удаляет конденсат в топливной системе (применяется для бензиновых и дизельных двигателей).

Diesel Clean-Up

Wynn’s Diesel Clean-Up концентрированный продукт для очистки дизельной топливной системы, который добавляется в фильтр тонкой очистки.

Diesel EGR 3

Wynn’s Diesel EGR 3 — аэрозольный продукт разработанный для очистки воздухоприёмной системы всех дизельных двигателей.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Воплощение идеи по использованию выхлопных газов с целью разгона ротора позволила увеличить мощность дизельного мотора примерно на 30%. Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

Содержание:

Устройство турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор выполняет задачу по нагнетанию воздуха под давлением в цилиндры мотора: чем больше будет воздуха, тем больше топлива силовой агрегат сможет сжечь, что, в свою очередь, приведет к увеличению мощности двигателя без увеличения объема имеющихся цилиндров.

Чтобы выполнять возложенные функции с необходимой эффективностью, турбонаддув имеет особую конструкция, состоящую из двух элементов:

  • турбины;
  • компрессора.

Главная функция компрессора заключается в усилении поступления воздуха в топливную систему. Составные части компрессора находятся в алюминиевом корпусе. Внутри него располагается ротор, закрепленный на оси турбины. Вращаясь, ротор вбирает воздух: большая скорость вращения приводит к большему количеству попавшего внутрь воздуха. Для набора скорости существует турбина.

Турбина состоит из корпуса с ротором внутри. Поскольку все элементы устройства взаимодействуют с газами высокой температуры, они изготавливаются из специальных материалов, невосприимчивых к такому воздействию.

Как работает турбина на дизельном двигателе

Ротор и ось, на которой он закреплен, вращаются в разных направлениях. Частота вращения довольно велика, поэтому элементы плотно прижимаются друг к другу.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе следующий:

  • компрессор обеспечивает поступление воздуха из окружающей среды, который смешивается с дизельным топливом и затем направляется в цилиндры;
  • топливно-воздушная смесь загорается, начинают двигаться поршни. По ходу этого процесса образуются газы, поступающие в выпускной коллектор;
  • скорость движения газов, оказавшихся в корпусе, значительно возрастает. Вступая во взаимодействие с ротором, они приводят его во вращающееся положение;
  • вращение передается компрессорному ротору (за это отвечает вал), который снова втягивает новую порцию воздуха.

Таким образом, принцип работы основывается на взаимосвязи: чем сильнее вращается ротор, тем больше поступает воздуха, но при этом ротор увеличивает скорость вращения, если количество воздуха возрастает.

Как работает турбонаддув

Чтобы разобраться в работе турбонаддува, для начала следует уяснить понятия турбоподхвата и турбоямы.

Турбоподхват – ситуация, когда набравший скорость ротор увеличивает поступление воздуха в цилиндры, следствием чего становится повышение мощности двигателя.

Турбояма – момент небольшой задержки, наблюдаемый в работе турбины при увеличении количества поступившего горючего, что достигается нажатием на педаль газа. Задержка вызвана временем, которое нужно ротору для его разгона газами.

Турбонаддув увеличивает давление отработанных газов за счет более интенсивной работы двигателя. В то же самое время повышается и давление наддува: этот процесс требует контроля и регулировки, поскольку при достижении высоких значений велика вероятность поломки. Функции регулировки давления возложены на клапан, контролем предельно возможных значений занимаются мембрана и пружина с определенными значениями жесткости (когда достигается максимально допустимая величина, мембрана открывает клапан).

Работа турбины дизельного двигателя также требует контроля давления:

  1. компрессор через клапан, дабы снизить давление, сбрасывает лишний забранный воздух;
  2. когда давление поступившего воздуха достигает максимально допустимой величины, клапан выпускает газы, и ротор вращается с требуемой скоростью, а компрессор всегда забирает только нужное количество воздуха.

Минусы использования турбокомпрессора

Казалось бы, установка турбодизеля влечет за собой сплошные преимущества, но это не так. У устройства есть определенные недостатки:

  1. возрастает расход топлива, что особенно ощущается при неправильной регулировке системы;
  2. температура в процессе сжатия повышается, что может привести к детонации. Чтобы избежать такой неприятности, необходим монтаж регуляторов, охладителей и ряда других элементов.

Турбированный мотор: правила эксплуатации

Чтобы дизельная турбина работала с максимальным КПД и как можно дольше не выходила из строя, нужно придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации автомобиля:

  • придерживаться графика замены масла, что позволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
  • использовать качественное моторное масло, соответствующее по характеристикам в паспорте двигателя;
  • не трогаться сразу после включения мотора – движок должен быть прогрет;
  • сразу после прекращения движения не выключать двигатель, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.

Как работает турбина: видео

Надо ли охлаждать турбину после поездки — Российская газета

Нужно ли дать остыть турбомотору на минимальных оборотах перед тем, как его заглушить? Есть рекомендации автопроизводителей, а есть мнения экспертов, и зачастую они диаметрально противоположны.

Почему может перегреться двигатель с наддувом? Источник энергии турбокомпрессора — выхлопные газы: чем выше их температура — тем быстрее крутится ротор. Соответственно максимальный его нагрев происходит при работе двигателя на пиковых нагрузках. Поэтому опасным для мотора может стать поворот с трассы на заправку: слишком быстрый перепад происходит от больших мощностей к полной остановке.

Еще одну вероятность перегрева турбомотора провоцирует езда по бездорожью. Здесь нет максимальных оборотов, но зато отсутствует встречный воздушный поток, работающий на охлаждение. Тот же самый риск возникает при езде в горах с множеством перепадов, а также при движении с прицепом.

Однако проблемы ждут двигатель не во время подобных нагрузок, а потом. После остановки мотора системы жидкостного охлаждения турбокомпрессора также перестают работать. Отсюда возникла рекомендация не глушить мотор сразу, а дать турбине немного остыть.

Рынок предложил новый девайс — турботаймеры. Они дают двигателю после поворота ключа зажигания поработать еще пару минут на низких оборотах, чтобы дать турбине остыть. Затем в электронику некоторых моделей добавили отдельные блоки, работающие по принципу турботаймера.

Есть и другие решения автопроизводителей. К примеру, на модели с турбомотором ставят циркуляционные насосы, которые при необходимости подают к компрессору охлаждающую жидкость даже после остановки двигателя. На современных авто есть также электровентиляторы системы охлаждения.

Впрочем, принципиально от этого ничего не изменилось: турбина лучше реагировать на перегрев не стала. Рекомендации экспертов «За рулем» однозначны: даже современным моделям с турбомоторами стоит дать поработать пару минут на минимальных оборотах перед тем, как заглушить совсем. Да, автопроизводители уверяют, что в обязательном охлаждении турбины многие модели вовсе не нуждаются. Однако принципиальных разработок, продлевающих режим работы турбокомпрессора, не появилось.

Этот агрегат недешевый, поэтому проверять, насколько эффективны охлаждающие «примочки», на своем автомобиле не стоит. Если у вас есть электрический насос, качающий жидкость для охлаждения после остановки двигателя, то тогда этой рекомендацией можно пренебречь. Однако лучше убедиться в его наличии заранее. И опять же никто не мешает перестраховаться даже в этом случае. Пара-тройка минут, как правило, в запасе есть.

Как работает турбокомпрессор | Cummins

Существенная разница между дизельным двигателем с турбонаддувом и традиционным бензиновым двигателем без наддува : воздух, поступающий в дизельный двигатель, сжимается перед впрыском топлива . Именно здесь турбокомпрессор имеет решающее значение для выходной мощности и эффективности дизельного двигателя.

Работа турбокомпрессора заключается в сжатии большего количества воздуха, поступающего в цилиндр двигателя. Когда воздух сжимается, молекулы кислорода собираются ближе друг к другу.Это увеличение количества воздуха означает, что для безнаддувного двигателя такого же размера можно добавить больше топлива. Это приводит к увеличению механической мощности и повышению общей эффективности процесса сгорания. Следовательно, размер двигателя может быть уменьшен для двигателя с турбонаддувом, что приведет к лучшей компоновке, экономии веса и общей улучшенной экономии топлива.

Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: турбины и компрессора.Турбина состоит из турбинного колеса (1) и корпуса турбины (2) . Корпус турбины направляет выхлопные газы (3) в рабочее колесо турбины. Энергия выхлопного газа вращает турбинное колесо, и затем газ выходит из корпуса турбины через выходную зону (4) .

Компрессор также состоит из двух частей: крыльчатки компрессора (5) и корпуса компрессора (6) . Принцип действия компрессора противоположен турбине.Колесо компрессора прикреплено к турбине валом из кованой стали (7) , и когда турбина вращает колесо компрессора, высокоскоростное вращение втягивает воздух и сжимает его. Корпус компрессора затем преобразует высокоскоростной воздушный поток низкого давления в воздушный поток высокого давления и низкого давления посредством процесса, называемого диффузией. Сжатый воздух (8) проталкивается в двигатель, позволяя двигателю сжигать больше топлива для выработки большей мощности.

  1. Колесо турбины
  2. Корпус турбины
  3. Выхлопные газы
  4. Площадь выхода выхлопных газов
  5. Колесо компрессора
  6. Корпус компрессора
  7. Вал из кованой стали
  8. Сжатый воздух

Узнайте, как работает Turbo

Что такое турбинный двигатель?

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

Газотурбинные двигатели, которые чаще всего оглушают на заднем ряду коммерческих рейсов по пересеченной местности, также используются в автомобилях и прототипах автомобилей уже более 60 лет. Если вам, дорогой читатель, кажется, что использование оглушающей лопасти вентилятора со скоростью 50 000 об / мин для питания вашего повседневного драйвера кажется плохой идеей, вы будете правы!

В автомобилях турбины обычно применялись одним из двух способов. Они могут использовать систему с прямым приводом, в которой двигатель напрямую приводит в движение колеса через трансмиссию, как в случае с типичным двигателем внутреннего сгорания, или гибридную систему, в которой турбина приводит в действие систему электродвигателей в автомобиле.

Сложность всегда была проблемой, которая не мешала множеству различных производителей, больших и малых, пытаться внедрить новую технологию. Сегодня команда Drive здесь, чтобы помочь вам понять, как эти , бесспорно крутые , неудачные эксперименты были направлены на изменение автомобильного ландшафта.

Тойота

Toyota Sports 800 Газотурбинный гибридный концепт

Что такое газотурбинный двигатель и как он работает?

Газотурбинные двигатели бывают разных вариантов, но все стили имеют три важных компонента: вентилятор компрессора для раскрутки поступающего воздуха до высокого давления, камера сгорания, в которой топливо сжигается для питания системы, и турбина, вращающаяся за счет сжигания топлива. .

Как работает газотурбинный двигатель?

Турбина соединена с компрессором с помощью вала, поэтому, когда топливо сгорает и турбина вращается, компрессор активно втягивает больше воздуха и проталкивает его в камеру сгорания, поддерживая поток энергии. Он похож по концепции на турбокомпрессор, за исключением того, что он не приводится в движение внешним потоком воздуха — выхлопными газами работающего двигателя — он полностью автономен.

Турбинные двигатели в турбовинтовых двигателях и турбовентиляторных двигателях с высокой степенью байпасирования чаще всего встречаются людьми, не относящимися к военным приложениям, поскольку они используются в гражданских самолетах.Они хорошо подходят для использования в полете, поскольку побочным продуктом камеры сгорания с чрезвычайно высоким давлением является высокоскоростной выхлопной газ, который можно использовать для создания тяги. ТРДД с малым байпасом часто используются в современных военных реактивных истребителях. Эти турбины часто соединены со второй камерой впрыска топлива и камерой сгорания после турбины. Эта система, известная как форсажная камера, обеспечивает чрезвычайно высокую тягу за счет высокого расхода топлива и тепла — стоит в очереди Кенни Логгинс .

Независимо от области применения, турбины чрезвычайно популярны для полета, потому что их высокая степень сжатия отлично работает даже в более тонких воздушных милях над Землей, их относительно стабильная рабочая скорость хорошо подходит для многочасового крейсерского полета на высоте, а их высокая тяга позволяет более эффективно использовать топливо.

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

Зачем нужен газотурбинный двигатель?

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

Вторая причина — абсурдно высокий крутящий момент на низких оборотах от относительно небольшого корпуса из-за диапазона мощности газовых турбин. По этой причине газовые турбины преобладали в тепловозах для дизель-электрических поездов, где высокий крутящий момент ценится при длительном запуске.

Последняя причина в том, что они часто могут работать практически на любом типе топлива, будь то бензин, дизельное топливо, а в случае президента Мексики и его демонстрации технологии Chrysler Turbine в 60-х годах на текиле — вы знаете. ты тоже только что услышал эту песню в своей голове.

Тойота

Гибридная система с газовой турбиной Toyota

Кто начал использовать газотурбинные двигатели?

Газотурбинные двигатели для автомобильной промышленности существуют как концепция, по крайней мере, с конца Второй мировой войны. Однако первый газотурбинный двигатель для дорожного движения был построен и приводится в действие британским производителем Rover на JET1, разработанном в 1950 году.

JET1 был концептуальным родстером с турбинным двигателем с прямым приводом, который должен был стать первой из многих моделей турбины Rover, которые появятся позже, но его преследовали ужасный пробег (около 6 миль на галлон) и относительно медленное ускорение, которое не позволяло им выпуск серийных моделей в последующие десятилетия после его постройки.

В течение 50-х годов компания Chrysler широко исследовала газовую турбину, даже дооснастив Plymouth 1954 года турбинным двигателем и проехав на нем по США в качестве рекламного трюка и тестового упражнения.В 1963 году они разработали самый известный и широко выпускаемый автомобиль с турбинным двигателем, получивший соответствующее название Chrysler Turbine.

Было построено 50 дорожных моделей, которые были переданы представителям общественности в бесплатную двухлетнюю аренду, с совокупным пробегом 1,1 миллиона миль с 1964 по 1966 год. Они страдали от тех же проблем, что и JET1, с водителями, жаловавшимися на плохое качество. расход топлива, чрезвычайно медленное ускорение и высокий уровень шума турбины Redline на 60 000 об / мин. Когда Chrysler законсервировал проект Turbine, все, кроме девяти оригинальных автомобилей с кузовом Ghia, были уничтожены, чтобы предотвратить ущерб компании из-за связей с общественностью.

В 70-х годах Toyota попыталась использовать гибридную систему с газовой турбиной в нескольких концепциях, 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 может быть отправлено непосредственно на двигатели на задних колесах или сохранено в аккумуляторном блоке для последующего использования.

Эта система была разработана, чтобы избежать чрезвычайно низких скоростей разгона и потенциальных проблем с запуском / остановом при прямом подключении турбины к трансмиссии, но система аккумуляторных батарей и сложность почти удвоили вес Sports 800, потеряв при этом более половины лошадиных сил.Toyota отказалась от исследований газотурбинных гибридных двигателей в начале 1980-х годов и разделила исследования по гибридным технологиям и разработки турбин в отдельные подразделения.

Совсем недавно в продажу поступил турбинный супербайк Marine Turbine Technologies, известный как Y2K в год своего дебюта. С газотурбинным двигателем Rolls Royce 250-C18 он выдает ошеломляющие 320 л.с. и крутящий момент 425 фут / фунт и является рекордсменом Гиннеса как самый дорогой и мощный серийный мотоцикл из когда-либо построенных. Заявленная максимальная скорость составляет 227 миль в час, но испытание этой безумной поездки обойдется вам в 270 000 долларов.Это также было показано в ужасно ужасном фильме «Крутящий момент».

Билд Бундесархив

Когда появились газовые турбины?

Газотурбинные двигатели существуют как концепция с 1000 года нашей эры, в древнем Китае, когда нагретый воздух использовался для вращения того, что мы теперь назвали бы турбиной, для приведения в действие движущихся произведений искусства, которые демонстрировались на фестивалях в ночное время. Патенты на более современные газотурбинные двигатели датируются 1791 годом, когда Джон Барбер запатентовал элементарную конструкцию двигателя безлошадной повозки, но газотурбинный двигатель не достиг промышленного успеха до 1939 года, когда в Швейцарии была запущена электростанция Невшатель.

В том же году Heinkel He 178 поднялся в воздух как первый в мире самолет с чисто турбореактивным двигателем, и, несмотря на проблемы с полетным временем и надежностью, он проложил путь к послевоенной эре реактивных двигателей, поскольку многие другие производители двигателей усовершенствовали и усовершенствовали реактивный самолет. концепция более поздних самолетов ближе 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 в связи с крахом Третьего рейха, он действительно доказал, что самолеты с турбинными двигателями были здесь, чтобы остаться, как они хвастались. максимальная скорость почти на сотню миль в час превышала скорость самого быстрого поршневого самолета союзников того времени.

Ягуар

Какие модели в настоящее время оснащены газотурбинными двигателями?

Газотурбинные двигатели в настоящее время не используются для серийных автомобилей. Наиболее близким к производству в недавнем прошлом был концепт Jaguar CX75, в котором для питания электрической гибридной системы использовались микротурбины, работающие на дизельном топливе, но автомобиль был списан по мере обострения финансового кризиса.

Вышеупомянутый супербайк Y2K является единственным наземным транспортным средством для использования на дорогах, которое можно купить, но они построены на заказ, и их производственные номера выражаются однозначными цифрами в год.

Виктория Скотт

Что такое 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 Инди в 60-х годах, начиная с модели STP Paxton Turbocar, управляемой Парнелли Джонсом.Приведенный в действие газотурбинным вертолетным двигателем ST6, расположенным слева от водителя, он производил 550 лошадиных сил, имел привод на четыре колеса и имел управляемый водителем воздушный тормоз для замедления. Автомобиль был быстрым — лидировал почти на всех 196 кругах гонки Индианаполис 500 1967 года — но отказ подшипника вынудил сойти с дистанции, оставив восемь миль до конца гонки. В 1968 году машина была разбита во время тренировок и больше никогда не участвовала в гонках.

Lotus 56 последовал за ним по пятам, пытаясь выиграть Indianapolis 500 с культовым клиновидным профилем открытых колесных автомобилей Lotus 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 турбинным двигателем из гонок, 56 попытался восполнить недостаток мощности с помощью усовершенствованной подвески и сложной аэродинамики.

Автомобиль, к сожалению, убил водителя Майка Спенса, когда он неправильно рассчитал поворот на практике и врезался в стену поворота. Кэрролл Шелби немедленно отозвал свои другие автомобили с турбинным двигателем из 500, заявив, что невозможно безопасно сделать гоночный автомобиль с турбинным двигателем конкурентоспособным.USAC быстро перешел к полному запрету газотурбинных автомобилей в Инди, что означало смерть 56-го. В сезоне F1 1971 года он прожил недолго, но так и не добился успеха.

Интересные факты о газотурбинных двигателях

Вы знаете, что хотите больше фактов о газотурбинных двигателях!

  • Chrysler Turbine 1963 года имела скудные 130 л.с., но шокирующие 425 фунт / фут крутящего момента. в состоянии покоя.
  • Me 262 во время Второй мировой войны имел коэффициент уничтожения более 5: 1 за тот период, когда он использовался, с 542 убийствами союзников и скудными 100 уничтоженными Me 262.
  • Lotus 56, пилотируемый Майком Спенсом, достиг второго самого быстрого круга в истории автодрома Индианаполиса в 1968 году — 169,6 миль в час — всего за несколько часов до того, как спенс убил его.
  • Фольксваген однажды построил прототип автобуса с эркером с турбинным двигателем, который они намеревались производить, когда эффективность и стоимость будут удовлетворительными… все еще ждем этого.
  • Турбинный автомобиль Howmet TX по сей день является единственным автомобилем с турбинным двигателем, который выиграл гонку — две региональные гонки SCCA в 1968 году.

Давайте поговорим, комментарий ниже, чтобы поговорить с редакторами

The Drive !

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями.Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)

Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)

Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Виктория Скотт: Twitter (@mikurubaeahina), Instagram (@reimuracing)

Видео

Посмотрите видео полностью работоспособного автомобиля Chrysler Turbine 1963 года Джея Лено ниже!

принципов | BorgWarner Turbo Systems

Чтобы лучше понять технику турбонаддува, полезно ознакомиться с принципами работы двигателя внутреннего сгорания.Сегодня большинство пассажиров легковые и коммерческие дизельные двигатели представляют собой четырехтактные поршневые двигатели, регулируемые впуском. и выпускные клапаны. Один рабочий цикл состоит из четырех ходов в течение двух полных. обороты коленчатого вала.

  • Всасывание (ход перезарядки)
    Когда поршень движется вниз, воздух (дизельный двигатель или бензиновый двигатель с прямым впрыском) или топливно-воздушная смесь (бензиновый двигатель) всасывается через впускной клапан.
  • Компрессия (рабочий ход)
    Объем цилиндра сжат.
  • Расширение (рабочий ход)
    В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от свечи зажигания, тогда как в топливо для дизельного двигателя впрыскивается под высоким давлением, и смесь самовоспламеняется.
  • Выхлоп (ход перезарядки)
    Выхлопные газы удаляются при движении поршня вверх.

Эти простые принципы работы предоставляют различные возможности увеличения мощность двигателя:

Увеличение рабочего объема

Увеличение рабочего объема позволяет увеличить выходную мощность, поскольку больше воздух доступен в камере сгорания большего размера, и, таким образом, можно сжечь больше топлива. Это увеличение может быть достигнуто за счет увеличения количества цилиндров или объем каждого отдельного цилиндра.В общем, это приводит к большему и большему весу двигатели. Что касается расхода топлива и выбросов, то существенных можно ожидать преимуществ.

Увеличение оборотов двигателя

Еще одна возможность увеличения выходной мощности двигателя — увеличение его мощности. скорость. Это достигается за счет увеличения количества ударов в единицу времени. Так как пределов механической стабильности, однако такое улучшение производительности ограничено.Кроме того, увеличение скорости приводит к увеличению потерь на трение и накачку. экспоненциально и КПД двигателя падает.

Турбонаддув

В описанных выше процедурах двигатель работает как безнаддувный. двигатель. Воздух для горения втягивается непосредственно в цилиндр во время всасывания. Инсульт. В двигателях с турбонаддувом воздух для горения уже предварительно сжимается. подается в двигатель.Двигатель всасывает такой же объем воздуха, но из-за с более высоким давлением в камеру сгорания поступает больше воздушных масс. Вследствие этого, может быть сожжено больше топлива, так что выходная мощность двигателя увеличивается по сравнению с та же скорость и стреловидность.

По сути, следует различать механический наддув и выхлопные газы. двигатели с турбонаддувом.

Механический наддув

При механическом наддуве воздух для горения сжимается компрессором. приводится в движение непосредственно от двигателя.Однако прирост мощности частично теряется. из-за паразитных потерь от привода компрессора. Способность управлять механическим турбокомпрессор составляет до 15% мощности двигателя. Следовательно, расход топлива выше по сравнению с безнаддувным двигателем с той же выходной мощностью.

Турбонагнетатель выхлопных газов

При турбонаддуве выхлопных газов часть энергии выхлопных газов, которая обычно быть потраченным впустую, используется для привода турбины.Устанавливается на том же валу, что и турбина. представляет собой компрессор, который всасывает воздух для горения, сжимает его, а затем подает это к двигателю. Механической связи с двигателем нет.

NPTEL :: Машиностроение — NOC: Двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины

Загрузить Загрузить Загрузить 9 0265 ton 60259 Загрузить 259 902 59 Download 909 909 Загрузить 909 43 90 634

Конструкция и принцип действия турбокомпрессора — система управления

Турбонагнетатель основные функции принципиально не изменились со времен Альфреда Бюхи.Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, соединенных общим валом. Турбина с приводом от выхлопных газов обеспечивает приводную энергию для компрессора.

Цель и функция

Управляемость турбодвигателей легковых автомобилей должна соответствовать таким же высоким требованиям. как безнаддувные двигатели той же выходной мощности. Это означает, что полный наддув давление должно быть доступно при низких оборотах двигателя.Этого можно добиться только с помощью система контроля давления наддува со стороны турбины.

Управление байпасом со стороны турбины

Байпас со стороны турбины — это простейшая форма регулирования давления наддува. Турбина размер выбран таким образом, чтобы требования к характеристикам крутящего момента при низких оборотах двигателя достигаются и хорошая управляемость автомобиля. С таким дизайном больше выхлопа газ, чем требуется для создания необходимого давления наддува, подается в турбину незадолго до достижения максимального крутящего момента.Следовательно, как только определенное давление наддува При этом часть потока отработавших газов направляется вокруг турбины через байпас. Перепускная заслонка, открывающая или закрывающая байпас, обычно приводится в действие подпружиненным диафрагмы в ответ на давление наддува.

Сегодня электронные системы контроля давления наддува все чаще используются в современных дизельные и бензиновые двигатели легковых автомобилей. По сравнению с чисто пневматическим управлением, который может работать только как ограничитель давления при полной нагрузке, гибкое давление наддува управление обеспечивает оптимальную настройку давления наддува при частичной нагрузке.Это действует в соответствии с с различными параметрами, такими как температура наддувочного воздуха, степень опережения и качество топлива. Работа заслонки соответствует работе ранее описанный привод. На мембрану привода действует регулируемое регулирующее давление. вместо полного давления наддува.

Регулирование давления наддува бензинового двигателя с турбонаддувом с помощью пропорционального управляющего давления

Это управляющее давление ниже, чем давление наддува, и создается пропорциональным клапан.Это гарантирует, что диафрагма подвергается давлению наддува и давление на входе компрессора в разной пропорции. Пропорциональный клапан управляется электроникой двигателя. Для дизельных двигателей вакуум-регулируемый Электропривод используется для электронного управления давлением наддува.

Изменяемая геометрия турбины

Изменяемая геометрия турбины позволяет изменять проходное сечение турбины. в соответствии с режимом работы двигателя.Это позволяет всему выхлопному газу потребляемая энергия и оптимальное сечение потока турбины для каждая рабочая точка. В результате эффективность турбокомпрессора и, следовательно, мощность двигателя выше, чем при использовании байпасного режима.

Турбокомпрессор для грузовых автомобилей с изменяемой геометрией турбины (VTG)

Регулировка поперечного сечения потока с помощью регулируемых направляющих лопаток: VTG

Регулируемые направляющие лопатки между спиральным корпусом и турбинным колесом оказывают влияние от поведения при повышении давления и, следовательно, от выходной мощности турбины.На низких оборотах двигателя сечение потока уменьшается за счет закрытия направляющих лопаток. Давление наддува и, следовательно, крутящий момент двигателя возрастают в результате более высокого давления. падение между входом и выходом турбины. На высоких оборотах двигателя направляющие лопатки постепенно открыто. Требуемое давление наддува достигается при низкой степени давления турбины и снижен расход топлива двигателем. При разгоне автомобиля с малых скоростей направляющие лопатки сближаются, чтобы получить максимальную энергию выхлопных газов.С увеличением скорости, лопатки открываются и адаптируются к соответствующей рабочей точке.

Сегодня температура выхлопных газов современных дизельных двигателей большой мощности составляет до 830 ° C. Точное и надежное движение направляющей лопатки в горячем выхлопе поток газа предъявляет высокие требования к материалам и требует допусков внутри турбины быть точно определенным. Независимо от типоразмера турбокомпрессора, направляющие лопатки необходим минимальный зазор для обеспечения надежной работы в течение всего срока службы автомобиля.

Газовые турбины


Узнайте об истории и развитии газовой турбины.

The газовая турбина стала важным, распространенным и надежным устройством в области энергетики, транспорта и других приложений. Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, она может сжигать самые разные топлива (что способствует его большой универсальности).

Использует газовых турбин:

Есть Есть много форм газовых турбин от 1 до 10+ метров в длину. Газовые турбины бывают самых разных форм, чтобы удовлетворить самые разные потребности в энергии от управления танками, реактивными самолетами и вертолетами до выработки электроэнергии и промышленное использование энергии.

В На этой веб-странице мы обсуждаем газовые турбины , используемые для производства электроэнергии .

Позже вы можете узнать о многих других сложных формах газовой турбины перечислено в вики страница.

1. Как это работает
2. Краткая история газовых турбин
3. Разработка газовых турбин в General Electric, Арне Чердак
4. Системы управления газовой турбиной

1. Как это работает:

Газовая турбина используется для получения механической энергии из горючего топлива.В газе турбины, используемые для превращения промышленной / электрической энергии в механическую. поставляется в виде вращающегося вала (в отличие от герметичного тяга газотурбинного реактивного двигателя). Этот вал имеет огромное количество мощности и крутящего момента.

Использование газовая турбина с валом:

Вал может быть подключенным к другому оборудованию для выполнения различных видов работ, таких как: вращая ротор вертолета, запуская компрессор (который «давит» газ в конденсированную форму для использования в промышленных приложениях) или генерации электроэнергия.

Газовая турбина полезен для нашего современного мира, потому что он относительно компактен по размеру и делает много энергии. Газовые турбины используются в системах резервного питания. в Манхэттене, например, когда сеть выходит из строя из-за стихийного бедствия, газовые турбины включаются и могут вырабатывать электроэнергию для аварийных нужд.

Газовые турбины используются на нефтяных платформах для выработки энергии. Нефтяная платформа похожа на небольшой город, изолированный от воды, поэтому требует много энергии и не имеет много места.Газовые турбины также используются в масле. нефтеперерабатывающие заводы, чтобы производить мощность для крекинга процесс.

Обвязка мощность взрыва: Как работает устройство:

Оригинальный рисунок вверху: General Electric.

The газовая турбина сжигает топливо в камере сгорания высокого давления, продукты из них принудительно попадают в турбину. Турбина специально спроектирована лопасти, прикрепленные к центральному валу, и как газы под высоким давлением протекает, вал вращается.Вал вращается с невероятной силой. Вал часто соединен с генератором, который вырабатывает электроэнергию. Иногда вал соединяется с компрессором. Компрессоры используются для сжатия газа или пара для множества промышленных и коммерческих целей.

Часы видео ниже, чтобы узнать подробности о том, как работает газовая турбина:

2.Краткая история газовой турбины:

Газ турбины, разработанные в двух областях техники: паровая турбина, и двигатель внутреннего сгорания. Работа по обоим этим направлениям помогла привели к «Современной газовой турбине» периода после 1940-х годов.

1500 — 1870-е годы: Леонардо да Винчи, Джионванни Бранка, Джон Барбер и другие. упоминать или проектировать устройства, в которых для создания движения используется горячий газ или пар.Одновременно работают Сэмюэл Браун, Сади Карно, Сэмюэл Морел, Уильям. Барнетт и другие разрабатывают конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Базовое понимание и теория горения и поведения газов в закрытых помещениях. пространства развита.

1 Lec 1: Двигатели внешнего и внутреннего сгорания, компоненты двигателя, двигатели SI и CI Загрузить
2 Lec 2: Четырехтактные и двухтактные двигатели Загрузить
3 Lec 3: Классификация двигателей внутреннего сгорания Загрузить
4 Lec 4: Рабочие характеристики двигателя Загрузить
5 Lec 5: Otto, Diesel and Dual cycle Download
6 Lec 6: Otto, Diesel and Dual cycle (Contd.) Загрузить
7 Lec 7: Отто, дизельные и двойные циклы (продолжение) Загрузить
8 Lec 8: Сравнение циклов, фактические циклы и их анализ Загрузить
9 Lec 9: Карбюратор, требования к смеси Загрузить
10 Lec 10: Карбюратор, требования к смеси (продолжение) Загрузить
Lec крейсерский режим и диапазон мощности Загрузить
12 Lec 12: холостой ход, крейсерский режим и диапазон мощности (продолжение.) Загрузить
13 Lec 13: Классификация, типы форсунок, система зажигания, аккумулятор и системы зажигания Magneto Загрузить
14 Lec 14: Системы впрыска двигателя SI Загрузить
15 Lec 15: Механические и электронные системы впрыска Загрузить
16 Lec 16: Аккумуляторные системы зажигания Загрузить
17 Lec 17: Трение двигателя, системы смазки, силы на поршневой Загрузить
18 Lec 18: Смазочные масла, Термохимия топлива Загрузить
19 Lec 19: Моторные топлива IC — типы, требования и характеристики, Альтернативные виды топлива
20 Lec 20: Сгорание в двигателях SI Скачать
21 Lec 21: Сгорание в двигателях CI Загрузить
22 Lec 22: Система впрыска двигателя CI Загрузить
23 Lec 23: Система впрыска двигателя CI) Загрузить
24 Lec 24: Теплопередача и распределение энергии Загрузить
25 Lec 25: Цетановое и октановое число, Системы охлаждения Загрузить
26 Lec 26: Проблемы в двигателе внутреннего сгорания Загрузить
27 Lec 27: Турбомашины, теория газовой турбины Загрузить
28 Lec 28: Газотурбинная электростанция открытого цикла, расположение двух валов Загрузить 902
29 Lec 29: замкнутый цикл, схема с несколькими золотниками, паровая электростанция Download
30 Lec 30: Basic Thermodynamics Download
Lec 902 Цикл: Введение и общие отношения Загрузить
32 Lec 32: Цикл Брайтона: Эффективность, рабочий коэффициент и оптимальные рабочие условия Загрузить
33 Lec 33: Цикл Брайтона с теплообменником / подогревателем Загрузить
34 Lec 34: Цикл Брайтона
35 Lec 35: Реальный цикл Брайтона, решенный пример для идеального цикла Загрузить
36 Lec 36: Решенные примеры для реального цикла Брайтона Загрузить
37
37 Lec Введение и рабочие параметры силовой установки Загрузить
38 Lec 38: Основы различных авиационных двигателей Загрузить
39 Lec 39: Eular Turbomachinary Equation Загрузить Lec 40: Введение и анализ расхода центробежных компрессоров
41 Lec 41: Термодинамический анализ центробежных компрессоров Download
42 Lec 42: Осевой компрессор: основные сведения, треугольники скорости, диаграмма TS и рабочее введение Lec 43: Осевой компрессор: различные факторы, степень реакции и условия свободного вихря Загрузить
44 Lec 44: Полный анализ газовой турбины с осевым потоком Загрузить
45 Lec 45: Решенные примеры для осевых компрессоров, центробежных компрессоров и турбины Загрузить
46 Lec 46: Турбина с радиальным потоком, решенный пример условия свободного вихря Загрузить
47 Lezzles Диффузоры: Введение, Эффективность всасывания, Эффективность форсунок Загрузить

Паровая турбина by GE, нажмите на изображение, чтобы увидеть увеличенное фото

Пар и газотурбинный рабочий комбинат:

Сэр Чарльз Парсонс построил первую паровую турбину, используемую в энергетике. станция в Кембридже, Англия.Чарльз Кертис (США) разрабатывает другой дизайн и продает патент E.W. Райс в General Electric. Райс дает Кертису всю рабочую силу и ресурсы, необходимые для создания самого мощного пара в мире турбины, которые продаются по всему континенту. Доктор Сэнфорд Мосс разрабатывает диссертацию по газовым турбинам в 1903 году, он присоединяется к GE в Массачусетсе. Мосс развивает супертурбокомпрессор во время Мировая война 1.Это устройство использует горячие выхлопные газы из внутреннего двигатель внутреннего сгорания для привода турбинного колеса, работающего от центробежного компрессор. Это устройство увеличивало выходную мощность двигателя. В 1918 году GE открывает подразделение по производству газовых турбин. Это готовит почву десятилетия спустя GE возглавит индустрию коммерческих газовых турбин. Д-р А.А. Гриффит развивает важные теории относительно потока газа. прошлые аэродинамические поверхности по сравнению с предыдущим методом использования проходов.


Реактивные двигатели использовать газотурбинную технологию. Это применение газовых турбин было разработано сначала сэром Фрэнком Уиттлом, Гансом фон Ойаном, доктором Францем Анслемом и другими с 1930-42 годов. Еще одна тема — разработка реактивных двигателей. обсуждается на отдельной странице.

The первая современная газовая турбина:

BCC Коричневый Бовери & Cie (Швейцария) ведет разработку газовых турбин для коммунального хозяйства. производство электроэнергии с 1930-х гг.Рауль Патерас де Пескара, Ханс von Ohain, Max Hahn разрабатывают собственные проекты за пределами BCC Brown Boveri. В 1936 году компания BCC Brown Boveri построила велокотел с наддувом для нефтеперерабатывающего завода. в Пенсильвании, который использовался в процессе каталитического крекинга для масло. В 1939 году установлена ​​газовая турбина мощностью 4 МВт. в Невшателе, Швейцария. Теперь вы можете увидеть эту турбину на выставке Бирр, Швейцария. Работал с 1939 по 2002 год.

Первый коммерчески продана газовая турбина в Западном полушарии, используемая для выработки электроэнергии был установлен в 1949 году на станции Белл-Айл, штат Оклахома, США.Основная группа инженеров General Electric разработали эффективный и мощный дизайн, который лег в основу многомиллиардной индустрии. В дизайн привел к взрывному росту продаж газовых турбин во всем мире. Газовые турбины наконец занял прочное место в надежном производстве электроэнергии после 1950.

Пионеры газовые турбины 1949 года в GE включают: Брюса Бакленда «Мистер Газовая турбина», Нил Старки (GT Control Genius), Арне Лофт *, Энди Смит, Боб Крамер, Боб Хендриксон *, Дик Ноэ, Том МакКоун, Аль Бойко, Билл Тейлор, Голди Голдсворт, Фрэнк Йипл, Джордж Фуснер, Эдди Уимет, Энди Дарджис, Рой Линн, Джон Бак, Фил Белл, Фред Каммингс, Фернан Померло.

* Доступны видеолекции Арне Лофт и Боба Хендриксона


Вверху: инженеры по ракетным и газотурбинным двигателям на Испытательный полигон на Мальте

3. Инженерный форум:

Газ Разработка турбины в General Electric
, Arne Loft

Брюс Бакленд начал работать в GE в августе 1923 г. и ушел на пенсию в 1966 г., проработав 42 года. услуга.Он сыграл важную роль в разработке многих ранних газовых турбины, которые сделали GE одним из ведущих поставщиков газовые турбины. Первая половина его трудовой карьеры прошла в паротурбинный бизнес, а вторая половина — газотурбинный. Следующая информация была извлечена из записанного на пленку интервью. с Брюсом в 1980 году:

Около 1937 г. GE Подразделение локомотивов и вагонного оборудования в Эри, штат Пенсильвания, хотели, чтобы компания разработала и изготовила двигатель для своих локомотивов, а не покупать чей-то дизель.А. Р. Смит, который тогда возглавлял Группу турбиностроения. ответил, организовав команду людей в Паровую Турбину. Инженерная секция, в том числе Кенни Солсбери, Алан Ховард, Джин Хантсигер, Ларри ЛаРек, чтобы изучить возможности. Исследования были прерваны в 1941 году в результате встречи Алекса Стивенсона и Глен Уоррен с доктором Дюрандом, главой N.A.C.A. (Предшественник НАСА), и тогда GE было приказано отложить свои планы по локомотивный двигатель и обратим внимание на авиационные двигатели.В этот период Рой Шульц и полковник Дон Керн, которые были в Англии, исследуя реактивный двигатель Уиттла, отправить образец двигателя Whittle в группу нагнетателей.

Доктор Сэнфорд Мосс продолжил исследования нагнетателя в Линне, Массачусетс, после Первой мировой войны, поэтому у Линн был хороший нагнетатель. подразделение, которое поставляет нагнетатели типа B почти во все Бомбардировщики и другие самолеты, использовавшиеся во ВОВ.Линнский департамент получил указание разработать реактивный двигатель типа Уиттла. В результатом стал И-16 с тягой 1600 фунтов, использованный для питания Колокол XP-59. И-40 был следующей конструкцией реактивного двигателя с 4000 фунты тяги. Обе работы по проектированию двигателей были очень секретными. на ранних стадиях.

Тем временем Алан Ховард и его группа разработали TG-100, винтовой реактивный самолет который развивал 2000 лошадиных сил на винте и приблизительно 500 лошадиных сил в реактивном двигателе.Первый полет был на XP-81 Orion. самолет с ТГ-100 в носовой части с винтом и реактивный самолет И-40 в хвосте. Удаление стойки и увеличение размера вдвое ТГ-100 производил осевой поток, чисто реактивный двигатель конструкции: ТГ-180 с тягой 4000 фунтов. Это было примерно в это время в 1944 году Брюсу поручили проект по испытанию ТГ-180, который был построен в Скенектади. Позже ТГ-180 стал двигателем P-84, P-86, B-45 и B-47.

Двигатель локомотива конструкции был перезапущен в середине 1946 года. и протестирован в корп. 49 в следующем году. Затем последовали тесты с локомотивом в Эри, во время которого возникло несколько конструктивных проблем обнаружены, в том числе усталостные разрушения второй ступени ведро в течение первых трехсот часов эксплуатации. После завершение локомотивных испытаний в Эри и некоторые начальные пробеги на Никелевая плита и железные дороги Пенсильвании, локомотивная единица был передан в аренду Union Pacific.Union Pacific управлял им около одного год между Шайенном и Лос-Анджелесом до заказа 20 единиц в феврале 1952 г., в основном для перевозки грузов. К тому времени GE произвела два Bangor, два Central Vermont и один Central Локомотив штата Мэн. Затем последовала отгрузка первого газа. турбина для коммунального использования Texas Power and Light в конце 1952 года, MS3001. Затем GE продала 20 единиц новой двухвальной версии, трубопроводный газ.К декабрю 1979 г. одна из таких установок на Пекосе Речной вокзал отработал 200 000 часов, что побудило Ховарда Перри, чтобы отпраздновать это событие, организовав вечеринку в Эль-Пасо. Тем временем GE начала получать заказы на многие «газоперекачивающие машины».

В начале 1950-х годов GE поставила 10 газовых турбин / компрессоров движется к Creole Petroleum, чтобы создать давление в пласте в миле ниже поверхности озера Маракайбо в Венесуэле.Этот был первый раз, когда кто-либо поставил такую ​​станцию ​​семь или восемь миль от берега в озере. Это было очень успешно. Десять газа турбины и компрессоры были смонтированы на платформе примерно два футбольных поля размером с 364 железобетона сваи, около одного квадратного метра и длиной 120 футов, с нижним половина в грязь, а верхняя половина в озере и по поверхности.

В тот же период у газовых турбин возникли проблемы с сжиганием бункера. Топливо «C». По окончании шестимесячного периода тестирования GE разработала схема обессоливания с использованием центрифугирования ДеЛаваль для удаления натрий и добавить магний, чтобы предотвратить коррозию ванадия. В результате образовался пепел, который сбрасывался при выключении и оказалось удовлетворительным решением при условии, что турбина эксплуатировался в периоды прерывистого обслуживания.

Между тем, Union Pacific все еще искал газовая турбина для замены своих дизелей мощностью 9000 л.с. Локомотив Эри Персонал предположил, что подходящий размер для локомотива двигатель составлял 4500 л.с., а если требовалось больше мощности, то турбины следует укладывать в ряд, аналогично дизелям. Однако Скенектади процитировал газовую турбину мощностью 8500 л.с. в 1952/1953 году, и Union Pacific заказал 30 шт.Это был смелый замысел, рассчитанный на длительный срок службы. всего с двумя опорными подшипниками. Вдобавок был осевой резонанс потока и некоторые машины «на испытаниях» теряют ведра и потерпели сбои динамических компонентов, что привело к очень много проблем. Они были успешно очищены, в том числе ранние поломки колес, которые удалось преодолеть путем разработки метода горячего растяжения и хладостойкости турбинных колес, которые все еще используется сегодня.

Однако стоимость газовых турбин превышала рыночную. и в начале 60-х годов были приняты две концепции, чтобы для снижения общей стоимости: (1) Поместите турбину в упакованный силовая установка и (2) предварительный заказ на поставку через шесть месяцев цикл (вроде конкурса) вместо одного года. К счастью для GE, крупное отключение электроэнергии в 1965 году в районе Нью-Йорка произошло в на этот раз и один из газовых баллонов Long Island Light and Power Utility. турбины подхватили систему с «черного старта».Данное мероприятие вкупе с решением технических проблем с Дизайн рамы 5 стал импульсом, необходимым для переворота бизнеса. и считается поворотным моментом в бизнесе газовых турбин.

Особая благодарность Арне Лофту за этот раздел. Присоединяйтесь к Эдисону Команда Технического центра в качестве волонтера и создаст свою собственную инженерную разработку история известна.

4.Системы управления газовой турбиной:

Газ турбины — чрезвычайно сложные устройства, требующие точного контроля работать. Инженеры по управлению в General Electric первыми разработать надежную систему управления. Нил Старки разработал механический контроль, который был надежным в 1940-е годы. Нужна была лучшая система используя компьютеры и электронику (которая сама только что была разработана в то время).Эта первая электронная система была разработана Арне Лофтом, инженер-механик / электрик, работающий в GE в Скенектади, Нью-Йорк. Ниже приводится его история разработки первого Speedtronic Control. Система. (Позже Speedtronic превратился в большую линейку продуктов, не только газовые турбины, но паровые турбины и другие устройства).

Видео на первой системе управления Speedtronic ниже:

1980-е годы:

The 7 F Gas Турбина General Electric (видео Youtube):


Связанные темы:

Нравится нас на Facebook

Источники:

-История Газовая турбина с Бобом Хендриксоном от Фрэнка Хаккерта и Эдисона Технический центр
-Эдисон представляет: интервью с Арне Лофтом Эдисоном Технический центр
-Википедия (Двигатель внутреннего сгорания, записи газовой турбины)
-О.com Inventors
-The General Electric Story в Зале истории
— ASME.org -Belle Isle Gas Turbine
— The ABB Group, History web page

Сгорание в дизельных двигателях

Сгорание в дизельных двигателях

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В дизельных двигателях топливо впрыскивается в цилиндр двигателя ближе к концу такта сжатия.Во время фазы, известной как задержка воспламенения, топливо распыляется на мелкие капли, испаряется и смешивается с воздухом. По мере того как поршень продолжает приближаться к верхней мертвой точке, температура смеси достигает температуры воспламенения топлива, вызывая воспламенение некоторого количества предварительно смешанного топлива и воздуха. Остаток топлива, которое не участвовало в предварительно приготовленном сгорании, расходуется на фазе сгорания с регулируемой скоростью.

Компоненты процесса горения

Сгорание в дизельных двигателях очень сложно, и до 1990-х годов его подробные механизмы не были хорошо изучены.В течение десятилетий его сложность, казалось, не поддавалась попыткам исследователей раскрыть его многочисленные секреты, несмотря на доступность современных инструментов, таких как высокоскоростная фотография, используемая в «прозрачных» двигателях, вычислительная мощность современных компьютеров и множество математических моделей, предназначенных для имитации горения в дизельном топливе. двигатели. Применение лазерного луча к обычному процессу сжигания дизельного топлива в 1990-х годах было ключом к значительному углублению понимания этого процесса.

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенную модель сгорания для обычного дизельного двигателя .Это «обычное» сгорание дизельного топлива в первую очередь регулируется смешиванием, возможно, с некоторым предварительным сгоранием, которое может происходить из-за смешивания топлива и воздуха перед воспламенением. Это отличается от стратегий сжигания, которые пытаются значительно увеличить долю происходящего горения предварительно приготовленной смеси, например, различные ароматы низкотемпературного горения.

Основная предпосылка сжигания дизельного топлива — это его уникальный способ высвобождения химической энергии, хранящейся в топливе. Для выполнения этого процесса кислород должен поступать в топливо особым образом, чтобы облегчить сгорание.Одним из наиболее важных аспектов этого процесса является смешивание топлива и воздуха, которое часто называют приготовлением смеси .

В дизельных двигателях топливо часто впрыскивается в цилиндр двигателя ближе к концу такта сжатия, всего на несколько градусов угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки [391] . Жидкое топливо обычно впрыскивается с высокой скоростью в виде одной или нескольких струй через небольшие отверстия или сопла в наконечнике инжектора. Он распыляется на мелкие капельки и проникает в камеру сгорания.Распыленное топливо поглощает тепло из окружающего нагретого сжатого воздуха, испаряется и смешивается с окружающим высокотемпературным воздухом под высоким давлением. По мере того как поршень продолжает приближаться к верхней мертвой точке (ВМТ), температура смеси (в основном воздуха) достигает температуры воспламенения топлива. Быстрое воспламенение некоторого количества предварительно смешанного топлива и воздуха происходит после периода задержки зажигания. Это быстрое зажигание считается началом сгорания (также концом периода задержки зажигания) и отмечается резким повышением давления в цилиндре по мере сгорания топливно-воздушной смеси.Повышенное давление, возникающее в результате предварительно смешанного сгорания, сжимает и нагревает несгоревшую часть заряда и сокращает время задержки перед воспламенением. Это также увеличивает скорость испарения оставшегося топлива. Распыление, испарение, смешивание паров топлива с воздухом и сгорание продолжаются до тех пор, пока все впрыскиваемое топливо не сгорит.

Сгорание дизельного топлива характеризуется обедненным общим соотношением A / F. Наименьшее среднее соотношение A / F часто наблюдается в условиях максимального крутящего момента. Чтобы избежать чрезмерного дымообразования, соотношение A / F при пиковом крутящем моменте обычно поддерживается выше 25: 1, что намного выше стехиометрического (химически правильного) отношения эквивалентности, равного примерно 14.4: 1. В дизельных двигателях с турбонаддувом соотношение A / F на холостом ходу может превышать 160: 1. Следовательно, избыток воздуха, присутствующий в цилиндре после сгорания топлива, продолжает смешиваться с горящими и уже сгоревшими газами в процессе сгорания и расширения. При открытии выпускного клапана происходит выброс избыточного воздуха вместе с продуктами сгорания, что объясняет окислительный характер выхлопных газов дизельных двигателей. Хотя сгорание происходит после того, как испаренное топливо смешивается с воздухом, образует локально богатую, но горючую смесь, и достигается надлежащая температура воспламенения, общее соотношение A / F бедное.Другими словами, большая часть воздуха, подаваемого в цилиндр дизельного двигателя, сжимается и нагревается, но никогда не участвует в процессе сгорания. Кислород в избыточном воздухе помогает окислять газообразные углеводороды и окись углерода, снижая их концентрацию в выхлопных газах до чрезвычайно малых.

Следующие факторы играют основную роль в процессе сгорания дизельного топлива:

  • Модель нагнетательный воздух , его температура и кинетическая энергия в нескольких измерениях.
  • Распыление , проницаемость, температура и химические характеристики впрыскиваемого топлива .

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют и другие параметры, которые могут существенно повлиять на них и, следовательно, играть второстепенную, но все же важную роль в процессе горения. Например:

  • Конструкция впускного канала , которая сильно влияет на движение наддувочного воздуха (особенно когда он входит в цилиндр) и, в конечном итоге, на скорость смешения в камере сгорания.Конструкция впускного канала также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто за счет передачи тепла от водяной рубашки нагнетаемому воздуху через площадь поверхности впускного отверстия.
  • Размер впускного клапана , который контролирует общую массу воздуха, вводимого в цилиндр за конечный промежуток времени.
  • Степень сжатия , которая влияет на испарение топлива и, следовательно, на скорость смешивания и качество сгорания.
  • Давление впрыска , которое контролирует продолжительность впрыска для заданного размера отверстия сопла.
  • Геометрия отверстия сопла (длина / диаметр), которая контролирует проникновение струи, а также распыление.
  • Геометрия распылителя , которая напрямую влияет на качество сгорания за счет использования воздуха. Например, при большем угле распылительного конуса топливо может попадать на верхнюю часть поршня и за пределы камеры сгорания в дизельных двигателях с прямой камерой сгорания с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному задымлению (неполному сгоранию) из-за лишения топлива доступа к воздуху, имеющемуся в чаше сгорания (камере).Широкий угол конуса также может привести к разбрызгиванию топлива на стенки цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это необходимо. Топливо, разбрызгиваемое на стенку цилиндра, со временем соскребет вниз в масляный поддон, где сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол распыления является одной из переменных, влияющих на скорость смешивания воздуха с топливным жиклером рядом с выходным отверстием форсунки, он может оказывать значительное влияние на общий процесс сгорания.
  • Конфигурация клапана , который контролирует положение форсунки.Двухклапанные системы обеспечивают наклонное положение форсунки, что подразумевает неравномерное распыление, что приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку форсунок, симметричное расположение распылителей топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей топлива.
  • Положение верхнего поршневого кольца , которое регулирует мертвое пространство между верхней контактной площадкой поршня (область между верхней канавкой поршневого кольца и верхней частью днища поршня) и гильзой цилиндра.Это мертвое пространство / объем улавливает воздух, который сжимается во время такта сжатия и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания.

Поэтому важно понимать, что система сгорания дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Скорее, он включает в себя любую часть, компонент или систему, которые могут повлиять на конечный результат процесса сгорания.

###

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*