АВТО статьи

Как работают ДВС с турбонаддувом?

ДВС с турбонаддувомКак работают ДВС с турбонаддувом? Или проблемы современных двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом и пути их решения. Итак, принцип работы и действия турбокомпрессора. Практически аналогичный современным турбокомпрессорам турбина, которая сегодня применяется в моторах с турбонаддувом.



Суть его в двух словах вот в чём: отработавшие газы, попадающие в систему выхлопа, вращают колесо с лопатками, как крылья мельницы, т.е. турбину. Эта турбина посажена на один вал с компрессором, который имеет противоположные функции. Он как вентилятор нагнетает воздух. Т.е. условно турбонагнетатель разделён на две части: ротор и компрессор. Турбина получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ней компрессор нагнетает дополнительный воздух в цилиндр. Чем больше выхлопных газов попадают в турбину, тем быстрей вращается турбина, и тем больше дополнительного воздуха попадает в цилиндры, ну и, само собой, тем выше мощность. Вся эта конструкция называется турбокомпрессор или турбонагнетатель.


турбокомпрессор или турбонагнетатель


Казалось бы, чудо инженерной мысли и всего двигателестроения, правда? И даже тот факт, что это устройство было придумано, разработано и запатентовано ещё в далёком 1905 году, и в общем-то практически все «нововведения», технологические новинки и новороты, были изобретены ещё в прошлом веке, особенно в 50-60 годах, вроде как совсем не снижают рекламного пафоса автопроизводители.

К сожалению, это давно стала практика, такое вот мощное рекламное воздействие на мозг потребителя. И такие темпы продаж автомобиля в России за последние 5-7 лет, в отличии от Европы и Америки яркое тому подтверждение


Друзья, ну что можно сказать по этому поводу. Опять же если говорить максимально мягко - это бредятина ещё та. В чём суть проблемы, в чём скрытые негативные стороны турбированных двигателей?


1. Эффективность работы турбин сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах количество выхлопных газов совсем небольшое, а их скорость и давление также малое, поэтому турбина раскручивается также до совсем небольших оборотов, и толку от компрессора с его подачей дополнительного воздуха почти ноль. Просто нет этого самого дополнительного воздуха. В результате этого непредвиденного эффекта, а точнее сказать дефекта, получается так, что примерно до 3000 об/мин движки просто не тянут, т.е. нет тяговитости и нужной мощности на низах у моторов нет. И только потом, примерно там 4000-5000 об/мин, что называется турбонаддув «выстреливает», этот дефект называется турбо-яма, причём зависимость здесь самая прямая – чем больше размеры и масса турбокомпрессора, тем дольше будет раскручиваться, не поспевая за резко нажатой педалью газа, подача воздуха. Т.е. её всё равно будет не хватать, и турбо-яма эта проявляется по полной программе.


турбо яма


По этой самой причине двигатель с очень высокой литровой мощностью, т.е. от 3,4,5 литров и турбинами высокого давления, страдают этой турбо-ямой, негативной стороной, в первую очередь. У турбированных моторов низкого давления турбо-яма почти не наблюдается, но в высокой мощности от них добиться очень сложно, почти нереально. В общем физику процессов не обманешь. Конечно же моторостроители пытаются хотя бы как-то решить эту проблему путём дополнительных приспособлений, механизмов, струн дополнительных крыльчаток лопастей, в общем снижают эффект возникновения турбо-ямы, провала в мощности, но как бы там ни было, кардинально решить эту проблему и при этом в разы не увеличить стоимость такого мотора не удаётся, а тут важна как раз именно стоимость, доступность таких технологий для массового потребительского рынка, а не отдельные прототипы и образцы, которые выставляются на показ на автовыставках.


2. Этот узел, турбина, компрессор и все его узлы работают в зоне самых высоких температур, т.к. выхлопные газы достигают температуры 2500-3000 градусов Цельсия. Кроме того, т.к. турбонаддув нагнетает воздух двигателя под давлением, а плюс ещё давление, создаваемое клапанами в цилиндре, воздух в камерах сильно нагревается, его температура может подниматься до температур, которых достаточно для возникновения детонации, и этого достаточно для того, чтобы движок «стуканул», как говорят в народе. Это типичная проблема для турбонаддува. Именно по этой причине моторы с турбонагнетателем рассчитывают только на высокооктановый бензин, и кстати они имеют более низкую степень сжатия, ну в общем, для примера турбированный движок лексуса имеет степень сжатия 10,5 к 1, аналогично степень сжатия той же лады приоры, той же лады гранты, с движком не в 240 л.с., а в 90-97 л.с., которые вот имеют такую же степень сжатия 10,5 к 1.


Поэтому турбированные движки искусственно занижают в плане степени сжатия, т.е. делают им степень сжатия более низкую, чем у не турбированных движков, именно по той самой причине, что вероятность возникновения детонации очень высока. Поэтому ресурс работы любых турбокомпрессоров значительно ниже ожидаемого ресурса, того, которого хотелось бы иметь моторостроителям. Опять же физика, процесс возгорания, и отводных газов через систему сброса, коллектора и систему выхлопа не обманешь. Очень часто эти газы ещё продолжают гореть в момент выброса, поэтому все узлы турбин в буквальном смысле слова раскаляются докрасна.


Это всё уточняется для тех скептиков, которые заявляют, что мол все автопроизводители мира бьются за каждый грамм мощности, отдачи топлива, а вы тут со своими таблетками, пытаетесь химией решить проблемы моторостроения, понимаете?


турбированные движки искусственно занижают


Так вот, друзья автовладельцы, всё дело в том, что это как раз и характеризует все утопии попыток решения проблем сгорания и отдачи поршневых моторов, чисто физическим, механическим путём. И это, в отличии от таких тугодумающих, плохо осведомлённых скептиков, прекрасно давно понимают и сами производители моторов. Отсюда все стремления всех ведущих мировых автокомпаний создать принципиально новое решение, т.е. новые типы двигателей. Кстати давно стало ясно, что реально улучшить процессы сгорания нефтяных углеводородных топлив можно только химическим путём, только путём прямого воздействия на физико-химические процессы, на окисления многочисленными составляющими бензина, дизтоплива, керосина с разными температурными пределами, с разными фракционными составами.


Что касается турбированных движков ДВС, чем тут могут помочь присадки или химический комплекс.

1. Комплекс содержит целый ряд элементов и веществ, которые при сгорании выделяют дополнительный кислород. Т.е. проблема недостатка кислорода из поступающего воздуха, в случае турбо-ямами решаются именно изменением химией процесса. В реакции выделяется кислород, отдача, топливная эффективность возрастает, потеря мощности на низах, т.е. на низких оборотах не происходит. Ну или она не проявляется так ощутимо, как при обычных турбо-ямах.


2. Присадки опять же благодаря своему составу снижает light-off температуру, т.е. температуру горения высококипящих углеводородов. Есть такой термин и в следующих видео мы будем разговаривать о нём очень подробно - light-off температура, иначе говоря верхние температурные пределы. 650-700 градусов до 220-230 градусов Цельсия. Мало того, что это позволяет всем термонагруженным узлам двигателей работать в оптимальным температурном режиме, т.е. поршням, стенкам цилиндров, клапанам, это ещё значительно снижает температуру отводящихся газов, а, следовательно, снижает температуру в самих турбинах, турбокомпрессорах. При этом увеличивая в разы их рабочие ресурсы, т.е. снижая вероятность поломок и выхода их из строя.


3. Абсолютно все турбированные движки крайне восприимчивы к детонационной стойкости топлива, т.к. повышенные рабочие температуры тянут за собой возможность возникновения детонации в моторах. По этой самой причине на всех турбированных двигателях специально искусственно снижают степень сжатия, но я уже об этом говорил. Поэтому, например, турбированные моторы чаще всего имеют степень сжатия 10,1-10,5 к 1, т.е. аналогично в обычном атмосферном мотором большинства других серийных образцов.


детонационной стойкости топлива

Для машин с форсированными движками, с высокими рабочими температурами и высокими степенями сжатия, а это подавляющее большинство всех серийных автомобилей, производимых последние 7 лет. И на моторы с турбинами, как следствие, с высокими рабочими температурами этих узлов. И ещё в результате того, что Enviro имеет в своём составе антиоксидант, прерывающий цепную реакцию пероксидов в начальной фазе и комплекс металлов, увеличивающих скорость и силу реакций, уже во вторую и заключительную третью фазы, происходит преобразования топлива и разложения топлива на более лёгкие фракции, которые имеют суммарную энергию большую, чем исходное топливо. Enviro оказывает влияние на скорость сгорания топлива и протекания реакции таким образом, что в начале процесса он замедляет рост температуры, вводя эндотермическую реакцию.



Эта реакция поглощает тепловую энергию от двигателя и сгораемого топлива. Нужно отметить, что это не приводит к конечной температуре сгорания и перегреву газораспределительной системы двигателя, т.к. в начале температура смеси ниже, за счёт потребления тепловой энергии каталитическими процессами. Нелинейное сгорание позволяет существенно снизить максимальное значение температуры, давление, тепловые механические нагрузки и потерю в двигателе. Одновременно подняв его мощность и экономичность. Таким образом процесс сгорания становится более оптимальным. Это приводит к снижению нагрева и динамическим нагрузкам на двигатель. Работа движка становится намного тише и мягче.



ПохожиеAdd Document Icon Статьи:

  1. Как это сделано - Турбокомпрессоры.
  2. Светодиодное освещение для автомобиля. Аргументы за и против.
  3. Как правильно оформить электронное ОСАГО онлайн?
  4. Как улучшить свет фар вашего автомобиля?
  5. Почему сгорают предохранители в авто?



Нет комментариев

Добавить комментарий