Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )


> Правила раздела

Название темы должно содержать модель машины и объем двигателя, либо просто описание самого вопроса. К примеру:
Mazda6 2.3 : как увеличить мощность двигателя либо Что такое чиптюнинг?
Описание темы должно иметь отношение к тому параметру, который Вы хотите улучшить или детально изучить.
Флуд и оффтоп запрещены!
За создание тем купли/продажи - сразу +20%!

 
Closed TopicStart new topic
> Полезные статьи, Статьи и полезная информация (update 09.07.07)
Koya
сообщение Jul 8 2007, 23:32
Сообщение #1





Группа: MAZDAвод
Сообщений: 2,160
Регистрация: 06.07.2007
Из: Украина, Львов

Спасибо сказали: 184 раз(а)
Авто: Ford Bronco, 3 MPS AWD



Турбокомпрессоры и нагнетатели для ДВС

Системы наддува, сжимающие воздух, подаваемый в камеру сгорания двигателя, и увеличивающие массу этого воздуха, позволяют повысить мощность двигателя при данных рабочем объеме и частоте вращения коленчатого вала.

Для двигателей внутреннего сгорания применяются компрессоры (нагнетатели) трех видов: нагнетатели с механическим приводом, турбокомпрессоры, приводимые в действие отработавшими газами, и нагнетатели, использующие волну сжатия газов.
Нагнетатели с механическим приводом сжимают воздух, используя мощность, снимаемую с коленчатого вала двигателя (механическая муфта соединяет двигатель и нагнетатель), в то время как турбокомпрессор приводится в действие отработавшими газами.
Хотя нагнетатель, использующий для своей работы волну сжатия газов, также использует отработавшие газы, он требует вспомогательного механического привода (комбинация механической и гидравлической муфт).

Нагнетатели с механическим приводом
Применяются два вида таких нагнетателей: центробежные и с принудительным приводом рабочих элементов (объемные).

Центробежный нагнетатель во многом подобен турбокомпрессору, приводимому в действие отработавшими газами. Он, очень эффективен и позволяет получать лучшее соотношение между размерами устройства и его производительностью. Однако для создания необходимого давления требуются большие окружные скорости. Так как ведомый шкив привода относительно ведущего шкива вращается с недостаточной скоростью (передаточное отношение 2:1), то для получения необходимой окружной скорости следует использовать одноступенчатую планетарную передачу с передаточным отношением 15:1. Кроме того, в схему нагнетателя должен быть включен блок трансмиссии для изменения частоты вращения, если требуется поддержание давления на приемлемом постоянном уровне в широком диапазоне значений объемного расхода. Необходимость использования предельных частот вращения и других параметров, связанных с передачей мощности в приводе, означает, что область возможного применения центробежных нагнетателей ограничена дизелями среднего и большого рабочих объемов и бензиновыми двигателями для легковых автомобилей.
Прикрепленный файл  1.jpg ( 58.9 килобайт ) Кол-во скачиваний: 316
Центробежный нагнетатель с механическим приводом
Объемные нагнетатели с внутренним сжатием содержат поршень, движущийся возвратно-поступательно, винт, ротор и компрессор с подвижными лопатками. Пример нагнетателя без внутреннего сжатия воздуха - нагнетатель типа Roots. Характеристики такого нагнетателя приведены на графике.
Зависимость отношения давлений p2/p1 от объемного расхода V указывает, согласно графику, на то, что увеличение этого отношения сопровождается только незначительным уменьшением объемного расхода воздуха V. Падение объемного расхода в основном зависит от эффективности уплотнения зазора (потери на утечки) и является функцией отношения p2/p1 и времени, но не зависит от частоты вращения вала компрессора.
Отношение давлений p2/p1 не зависит от частоты вращения. То есть высокие значения этого отношения могут быть получены и при низких объемных расходах.
Объемный и массовый расходы не зависят от соотношения давлений и, в первом приближении, прямо пропорциональны частоте вращения.
Производительность нагнетателя остается неизменной во всем его рабочем диапазоне. Объемный нагнетатель .работает на всех точках кривой p2/p1-V.
В нагнетателе типа Roots два симметричных ротора вращаются в корпусе без непосредственного контактирования между собой или с корпусом; размер периферийного зазора определяется конструкцией корпуса, используемым материалом и производственными допусками: Внешняя шестеренчатая передача синхронизирует вращение роторов.
Прикрепленный файл  2.jpg ( 59.19 килобайт ) Кол-во скачиваний: 185
Нагнетатель типа Roots
Нагнетатель со скользящими лопатками имеет эксцентрично установленный ротор, воздействующий на три смонтированные по центру скользящие лопатки, которые обеспечивают сжатие воздуха. Давление сжатия при данной степени эксцентриситета ротора регулируется изменением положения кромки выходного окна А в корпусе нагнетателя.
Прикрепленный файл  3.jpg ( 27.35 килобайт ) Кол-во скачиваний: 152
Нагнетатель со скользящими лопатками
В нагнетателе спирального типа применяется эксцентрично установленный вытесняющий элемент, который при вращении приводного вала получает колебательное движение. При этом последовательно осуществляются следующие операции: рабочие камеры открываются, и в них поступает воздух; отсекается подача воздуха; рабочие камеры открываются снова для выпуска сжатого воздуха через центральное окно.
Вытесняющий элемент нагнетателя, приводимый от ременной передачи, смазывается консистентной смазкой, а приводной вал – моторным маслом от системы смазки двигателя. Радиальное уплотнение - щелевое, а осевое уплотнение обеспечивается поперечными герметизирующими канавками.
Прикрепленный файл  4.jpg ( 36.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 157
Нагнетатель спирального типа
Роторно-поршневой нагнетатель содержит ротор в виде поршня, перемещающийся относительно внутренней оси. Внутренний ротор приводится во вращение по эксцентриковой траектории в цилиндре, где размещаются наружные роторы. Передаточные отношения вращения ротора-поршня и наружных роторов составляют 2:3 или 3:4. Роторы вращаются вокруг своих фиксированных осей без контактирования между собой или с корпусом. Вращение ротора-поршня по эксцентриковой траектории позволяет нагнетателю сжимать максимально возможный объем воздуха (камера I) и выпускать его (камера III). Степень сжатия определяется положением кромки А выпускного окна.
Для синхронизации движения внутреннего ротора-поршня и наружных роторов используется шестеренчатая передача с внутренним зацеплением. Для смазки шестерен и роликовых подшипников применяется консистентная смазка. Поршневые кольца служат в качестве уплотнения между рабочей камерой и корпусом шестеренчатой передачи.
Нагнетатели в ДВС обычно приводятся посредством ременной передачи (зубчатым или клиновым ремнем; используется непосредственное соединение или через муфту). Ускоряющая передача может быть включена постоянно или может обеспечивать изменение передаточного отношения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Нагнетатели с принудительным приводом рабочих элементов и с механическим приводом для получения одинакового количества сжатого воздуха имеют значительно большие размеры, чем центробежные нагнетатели. Они используются на двигателях с небольшими средним рабочими объемами, где можно достичь приемлемого соотношения между объемом заряда и располагаемым под капотом пространством.
Прикрепленный файл  5.jpg ( 35.64 килобайт ) Кол-во скачиваний: 134
Роторо-поршневой нагнетатель
Турбокомпрессоры
Турбокомпрессоры состоят из турбины и колеса центробежного нагнетателя (компрессора), установленных на общем валу. Для вращения турбины используется энергия отработавших газов, воздействующих на ее лопатки. Вращение турбины приводит в действие компрессор, который, в свою очередь, засасывает окружающий воздух, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Частота вращения ротора турбокомпрессора не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, но она в значительной степени определяется балансом энергии, получаемой турбиной и отдаваемой компрессору.
На рабочих характеристиках двигателей с турбокомпрессором, показанных на графике имеется строго очерченная граница между зонами устойчивой и неустойчивой работы. При правильном подборе турбокомпрессора все точки на графике, соответствующие возможным условиям работы, лежат или на рабочих кривых двигателя (полная нагрузка) либо ниже их (работа в . режиме неполной нагрузки).
Различные области применения турбокомпрессоров требуют применения различных вариантов их конструкций. Однако практически все турбокомпрессоры имеют одни и те же элементы: ротор в сборе, который в сочетании с корпусом подшипника образует так называемый сердечник, а также кожух компрессора.
Прикрепленный файл  6.jpg ( 33.19 килобайт ) Кол-во скачиваний: 139
Регулирование давления наддува посредством переустановки перепускного клапана
Прикрепленный файл  7.jpg ( 59.2 килобайт ) Кол-во скачиваний: 143
Турбокомпрессор , приводимый в действие отработавшими газами
Уплотнительные кольца, устанавливаемые со стороны входа и выхода, служат для герметизации масляной камеры, расположенной вне корпуса подшипника. В особых случаях качество уплотнения может быть улучшено установкой воздухоуловителя или торцевого уплотнения с графитовыми прижимными эле¬ментами (со стороны компрессора). В основном применяются подшипники скольжения, которые установлены радиально и имеют двойные гладкие вкладыши плавающего типа или неподвижные гладкие вкладыши, в то время как для обеспечения осевой опоры используются вкладыши с клинообразной поверхностью. Подшипники турбокомпрессора смазываются моторным маслом системы смазки двигателя. Корпус подшипника не имеет дополнительных охлаждающих устройств. Поддержание температур ниже критических значений осуществляет ся применением теплового экрана и теплоизоляцией корпуса подшипника.

Жидкостное охлаждение корпусов подшипников при меняется в том случае, если температура отработавших газов превышает 850°С.

Кожух компрессора обычно изготавливается методом литья из алюминия. В кожух может быть вмонтирован ся применением теплового экрана и теплоизоляцией корпуса подшипника.
Прикрепленный файл  8.jpg ( 41.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 103
График сжатия воздуха в турбокомпрессоре
Прикрепленный файл  9.jpg ( 49.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 125
Турбина с изменяемой геометрией
Для изготовления кожухов турбин используются сплавы сортов от GGG 40 до NiResist Д5 (в зависимости от температуры отработавших газов). Турбокомпрессоры, используемые на двигателях грузовых автомобилей, содержат кожух турбины, в котором два газовых потока объединяются непосредственно перед попаданием на лопатки турбины. Эта конструкция кожуха применяется при организации получения импульсного наддува, когда давление отработавших газов дополняется их кинетической энергией.
При работе турбокомпрессора с постоянным давлением на турбину поступает только энергия отработавших газов и поэтому может быть применена турбина, кожух которой имеет окно для впуска отработавших газов. Такая конструкция особенно распространена на судовых двигателях при использовании турбин с жидкостным охлаждением. Турбокомпрессоры мощных двигателей часто имеют перед турбиной кольцевое сопло. Такое сопло обеспечивает получение равномерного и неразрывного потока газа, поступающего на лопатки турбины с одновременной возможностью проведения тонкой регулировки расхода газа.
Турбокомпрессоры этого типа, устанавливаемые на легковых автомобилях, обычно имеют однопоточные кожухи турбин. Если двигатель такого автомобиля работает в широком диапазоне частот вращения, то необходимы механизмы управления турбокомпрессором, поддерживающие давление наддува на относительно постоянном уровне во всем рабочем диапазоне. Обычно направляют часть отработавших газов от двигателя в обход турбины компрессора посредством управляющего механизма, выполненного в виде перепускного клапана или заслонки.
Такой механизм имеет пневматический привод.
Энергия отработавших газов может быть использована более эффективно при применении управляющих систем, например, турбины с изменяемой геометрией лопаток.

Такие конструкции получили наибольшее признание, т. к. они сочетают в себе широкий диапазон управляющих функций и высокий К.п.д.
Установку угла расположения лопаток осуществляет поворотное регулировочное кольцо. Лопатки могут поворачиваться на требуемый угол специальными кулачками или рычагами. Пневматические исполнительные устройства могут работать как от источника отрицательного (вакуум), так и положительного давления. Микроэлектронная система управления обеспечивает оптимальное давление наддува на всем рабочем диапазоне ДВС.

Нагнетатели, приводимые волновым давлением газа

Нагнетатели этого типа используют для своей работы волны давления для передачи энергии отработавших газов к воздуху на впуске. Этот энергообмен имеет место внутри секций ротора (колесо секционного типа). Ротор приводится от двигателя посредством ременной передачи для синхронизации и поддержания процесса энергообмена.

Внутри ротора процесс энергообмена происходит при скоростях, равных скорости звука. Он зависит от температуры отработавших газов и крутящего момента двигателя, но не зависит от частоты вращения коленчатого вала. Процесс эффективен только на одном рабочем режиме при условии, что между двигателем и нагнетателем установлена ускоряющая передача с постоянным передаточным отношением. Для устранения этого недостатка в передней части кожухов размещают специальные «карманы», позволяющие получить высокую производительность нагнетателя и оптимальную кривую наддува в относительно широком диапазоне рабочих режимов.
Обмен энергией между газами и воздухом внутри ротора обеспечивает быстрое реагирование такого нагнетателя на изменения потребности двигателя в количестве надувочного воздуха.

В нагнетателе, приводимом в действие за счет волны давления газов, ротор связан с коленчатым валом двигателя посредством ременной передачи. Для снижения шума стенки секций ротора располагаются по его окружности неравномерно. Ротор вращается внутри цилиндрического кожуха, а магистрали для подачи наружного воздуха и отработавших газов от двигателя располагаются у соответствующих торцов кожуха. К одному торцу кожуха подводится под небольшим давлением атмосферный воздух и отводится под большим давлением надувочный воздух, а к другому торцу подводятся отработавшие газы от двигателя под большим давлением и отводятся эти же газы, но уже преобразопреобразовавшие свою энергию в давление воздуха в секциях ротора.

Диаграммы расхода газа и его состояния иллюстрируют процесс, происходящий в нагнетателе Comprex при полной нагрузке и средней частоте вращения коленчатого вала. Путем развертывания проекции ротора и кожуха на плоскость можно представить вращательное движение ротора в виде поступательного. Диаграмма состояния содержит пограничные кривые для всех 4-х окон в кожухе ротора в соответствии с местом их расположения.
Ротор в нагнетателе имеет постоянную смазку, а подшипник ротора расположен со стороны подвода и отвода воздуха. Кожух для воздуха изготовлен из алюминия, а кожух для газа - из материала NiResist. Интегральный управляющий механизм позволяет регулировать давление наддува в соответствии с потребностями.
Прикрепленный файл  10.jpg ( 59.8 килобайт ) Кол-во скачиваний: 153
Нагнетатель, использующий волновое давление газов
Прикрепленный файл  11.jpg ( 79.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120
Диаграмма расхода газа и диаграмма состояния нагнетателя , приводимого в действие за счет волны давления газа


Статью нашел на винте, откуда взята не помню.


--------------------
Кто ты, определяет то что ты сделал, тк человека судят по поступкам...
Все умирают, ето не важно, важно лиш то что ты сделаеш до етого...


Спасибо сказали:
Go to the top of the page
Вставить ник Koya в ответ
+Quote Post
Koya
сообщение Jul 9 2007, 00:03
Сообщение #2





Группа: MAZDAвод
Сообщений: 2,160
Регистрация: 06.07.2007
Из: Украина, Львов

Спасибо сказали: 184 раз(а)
Авто: Ford Bronco, 3 MPS AWD



Мощность и крутящий момент

Исторически сложилось, что мощность считается основным критерием, определяющим понятие "разгон с места до 100 км/ч. Но достаточно вспомнить изучаемый в школьном курсе физики второй закон Ньютона, чтобы увидеть, что в формуле "ускорение = сила / масса" мощность начисто отсутствует. Динамику разгона в первую очередь определяет крутящий момент, развиваемый на ведущих колесах.

Мощность же, как физическое понятие определяет практически только максимальную скорость. Формула, по которой можно высчитать мощность выглядит так: "мощность = крутящий момент х частота вращения". Нелишним будет вспомнить, что в технических характеристиках величина развиваемой двигателем мощности стоит рядом с частотой вращения, при которой эта мощность реализуется. Для современных моторов эти обороты составляют 5500-7000 об/мин, иногда доходят до 7800 об/мин. А теперь прикиньте, часто ли вы ездите на максимальных оборотах с полностью нажатой педалью "газа"? А ведь именно в таком случае двигатель "отдает" ту мощность, что записана у него в характеристиках.

Момент - это характеристика, пропорциональная мгновенной силе, с которой двигатель действует на приводимый в движение агрегат. Для ускорения автомобиля необходимым условием является то, что векторная сумма всех сил, действующих на него>0 и вектор, есс-но, направлен в сторону движения автомобиля. Т.е., чем больше момент - тем большую силу противодействия (сила трения, сила гравитации, если автомобиль стоит на подъеме) может "преодолеть" двигатель. В теории, при ПРОЧИХ РАВНЫХ, чем больше момент, и, что еще важнее, чем равномернее он распределен по диапазоны оборотов - тем быстрее разгоняется автомобиль и тем большие силы противодействия (например, при движении в гору) он способен преодолевать. Еще раз повторюсь - при прочих равных, т.е. при измерениях на авто с одинаковой массой, одинаковой трансмиссией и т.д. Замечу, что на ускорения автомобиля влияет не измерянный момент при определенных оборотах (то, что мы видим в ТТХ), а именно распределение момента по всему диапазону. Для противодействия же мгновенным силам (мгновенная сила трения, которая тем больше, чем больше масса авто при прочих равных) наибольше значение имеет то, как быстро достигается максимальный момент. Поэтому дизельный трактарок потянет плуг, обладая даже не очень большой мощностью - у него достаточный момент на ниэких оборотах. Спортивная машина с бОльшей мощностью при этом спалит сцепление, зароется в землю и никуда не поедет. Или заглохнет.

Мощность - характеристика энергетическая. Из физики известно, что это работа в единицу времени. Работа в нашем случае - это, опять же, работа по преодолению сил противодействия с целью сообщения автомобилю кинетической энергии, равной m*v*v/2 (m-масса, v-скорость). Чем больше мощность - тем больше максимальная скорость, и тем меньше промежутков времени требуется для ее достижения (т.е. больше ускорение).

Т.е., для достижения максимальной скорости ПРИ ПРОЧИХ РАВНЫХ требуется бОльшая максимальная мощность. Для преодоления наибольших мгновенных сил противодействия требуется бОльший момент, максимально "сдвинутый" к минимальным оборотам. Для разгона же необходима комбинация из условий распределения момента по диапазону оборотов, величины момента, и величины максимальной мощности.

Крутящий момент по определению равен сумме моментов внутренних сил относительно продольной оси стержня.
Другими словами - крутящий момент определяет СИЛА с которой поршни вращают коленвал.

Крутящий момент является важнейшим динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя. Он представляет собой произведение результирующих всех сил - давления продуктов сгорания топлива, трения, инерции и т.д., на плечо приложения, которое равно радиусу кривошипа коленчатого вала.

А мощность - достаточно условный параметр, который отражает полезную работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя в единицу времени, за вычетом затрат на преодоление сил трения и приведение в действие вспомогательных механизмов - водяного, масляного и топливного насосов, генератора, механизма газораспределения.

Но при этом крутящий момент и мощность связаны между собой достаточно простой формулой: Мкр = kN/n, где k - коэффициент, N - мощность, n - частота вращения коленчатого вала. Вот, кстати, ответ на вопрос, почему малооборотные дизели располагают более высокими крутящими моментами, нежели бензиновые двигатели такой же мощности.

Зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала называется скоростной характеристикой двигателя. Ее определяют по результатам стендовых испытаний. Специфический вид кривой крутящего момента на этой характеристике обусловлен изменением среднего эффективного давления (той самой результирующей всех сил).

А эффективное давление достигает своего максимума в диапазоне средних оборотов коленчатого вала. С понижением и повышением оборотов эффективное давление будет уменьшаться вследствие ухудшения газообмена, а также увеличения потерь - тепловых при низких оборотах и механических при высоких.

Характер же кривой развития мощности определяет не только среднее эффективное давление, но и частота вращения коленчатого вала. Вследствие этого по мере увеличения оборотов мощность продолжает расти даже когда крутящий момент, пройдя свой пик, уже начал уменьшаться. И будет мощность возрастать до тех пор, пока увеличение частоты вращения компенсирует падение эффективного давления. Поэтому режимам максимального крутящего момента и номинальной мощности соответствуют различные величины оборотов коленчатого вала.

Где-то спижжено (с)


--------------------
Кто ты, определяет то что ты сделал, тк человека судят по поступкам...
Все умирают, ето не важно, важно лиш то что ты сделаеш до етого...
Go to the top of the page
Вставить ник Koya в ответ
+Quote Post
Koya
сообщение Jul 9 2007, 00:19
Сообщение #3





Группа: MAZDAвод
Сообщений: 2,160
Регистрация: 06.07.2007
Из: Украина, Львов

Спасибо сказали: 184 раз(а)
Авто: Ford Bronco, 3 MPS AWD



Наддув

Процессы наддува

Мощность двигателя пропорциональна пропущенной через двигатель массе воздуха, которая, в свою очередь, пропорциональна плотности воздуха. Рабочий объем и частота вращения коленчатого вала двигателя могут быть увеличены за счет предварительного сжатия воздуха перед поступлением его в цилиндры двигателя, т.е. путем так назы¬ваемого наддува.
Коэффициент наддува соответствует увеличению плотности нагнетаемого воздуха по сравнению с атмосферным давлением (в двигателях без наддува воздух поступает под атмосферным давлением). Одним из главных факторов при выборе наддува является вид используемой системы наддува, определяющий возможную степень повышения давления.

Эффективность повышения давления максимальна тогда, когда температура сжатого воздуха не возрастает или возвращается к своему первоначальному значению за счет промежуточного охлаждения. В двигателях с искровым зажиганием степень наддува ограничивается детонацией. В дизелях ограничивающим фактором является максимально допустимое давление цикла. Поэтому двигатели с наддувом обычно имеют более низкие степени сжатия, чем двигатели без наддува той же мощности.

Динамический наддув
В этом простейшем способе наддува используются динамические свойства воздуха на впуске.

Инерционный наддув
Каждый цилиндр двигателя имеет специальный впускной канал определенной длины, который соединен с общей нагнетательной камерой

Прикрепленный файл  1.jpg ( 41.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 83
Инерционный наддув

Наддув с использованием специально настроенных впускных каналов
При таком варианте наддува короткие трубопроводы соединяют группы цилиндров двигателя с резонансными ресиверами с такими же интервалами, как промежутки между вспышками в цилиндрах. Эти ресиверы сообщаются с атмосферой или общей камерой посредством специально отрегулированных трубок и работают подобно резонаторам Гельмгольца.

Прикрепленный файл  2.jpg ( 55.18 килобайт ) Кол-во скачиваний: 69
Наддув с использованием специально настроенных впускных каналов

Впускной трубопровод с изменяемой геометрией
Ряд фирм (BMW, Citroen, Opel, Ford) используют системы с динамическим наддувом, а также комбинацию разных систем. Система с динамическим наддувом позволяет повысить коэффициент наполнения при малых частотах вращения коленчатого вала двигателя.

Прикрепленный файл  3.jpg ( 65.51 килобайт ) Кол-во скачиваний: 70
Впускной трубопровод с изменяемой геометрией

В системе с изменяемой геометрией впускного тру бопровода используются заслонки, посредством которых обеспечивается соединение или разобщение впускных каналов, ведущих к различным цилиндрам, в зависимости от изменений частоты вращения коленчатого вала.
Длина элемента, регулирующего длину впускного патрубка, изменяется непрерывно при увеличении частоты вращения коленчатого вала. Полный эффект достигается при открытии второй резонансной камеры.

Механический наддув

Прикрепленный файл  4.jpg ( 49.55 килобайт ) Кол-во скачиваний: 80
Графики зависимости давления от скорости объемного расхода

При механическом наддуве нагнетатель приводится в действие непосредственно от двигателя (обычно с фиксированным передаточным отношением). Для управления работой нагнетателя часто используются электромагнитные муфты.
Картина зависимости работы нагнетателя от характеристик двигателя наглядно иллюстрируется диаграммой "давление - объемный расход", на которой степень повышения давления в нагнетателе соотносится со скоростью объемного расхода

Графики для четырехтактных дизелей особенно наглядны, так как они имеют вид наклонных прямых линий характеристик массового расхода воздуха в двигателе. Эти линии показывают увеличивающийся расход воздуха как следствие роста степени повышения давления. Только механические нагнетатели, у которых производительность пропорциональна их частоте вращения, пригодны для двигателей автомобилей. Это нагнетатели с принудительным приводом конструкции Roots.

Преимущества механического наддува:
относительная простота нагнетателей, к тому же расположенных на "холодной" стороне двигателя; отработавшие газы двигателя не использую тся; нагнетатель мгновенно реагирует на изменение нагрузки.

Недостатки механического наддува:
наддув осуществляется за счет затрат мощности двигателя, что ведет к дополнительному расходу топлива.

Турбонаддув с использованием отработавших газов

В подобных конструкциях привод турбонагнетателя осуществляется за счет отработавших газов, энергия которых является невостребованной в двигателях без наддува.

В современных двигателях с тур6онаддувом используется турбина, приводимая в действие отработавшими газами. Она обеспечивает преобразование энергии этих газов в механическую рабату, что дает возможност ь турбокомпрессору осуществлять сжатие воздуха перед впуском его в цилиндры двигателя.

Турбокомпрессор, приводимый в действие отработавшими газами, является комбинацией турбины и центробежного компрессора

Прикрепленный файл  5.jpg ( 44.62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52
Графики зависимостей между давлением и объемом воздуха

Преимущества турбонаддува:
увеличение удельной мощности двигателя; повышение крутящего момента внутри диапазона эффективных частот вращения коленчатого вала; значительное снижение расхода топлива по сравнению с двигателями без наддува равной мощности; снижение выбросов токсичных продуктов в отработавших газах.

Недостатки тур6онаддува:
установка турбокомпрессора в тракте с «горячими» отработавшими газами требует применения термостойких материалов; необходимо дополнительное пространство для размещения турбокомпрессора и промежуточного охладителя; недостаточный крутящий момент при малых частотах вращения коленчатого вала; высокая чувствительность дроссельного управления к конструкции турбокомпрессора.

Наддув использующий энергию волн сжатия
Нагнетатель имеет ротор, который сообщается с подаваемым воздухом и отработавшими газами; на этих сторонах располагаются специальные регулировочные кромки и газовые полости.

Преимущества наддува с использованием энергии волн сжатия:
высокая чувствительность, так как обмен энергией между отработавшими газами и зарядом воздуха на впуске происходит при скорости звука; обеспечение высокого значения сжатия воздуха при малых частотах вращения коленчатого вала двигателя.

Недостатки наддува с использованием энергии волн сжатия:
ограниченность пространства для размещения ротора из-за необходимости использования ременного привода и газоподводящих магистралей; необходимость увеличения подачи отработавших газов и продувочного воздуха; шумность при работе; высокая чувствительность к повышению сопротивления в зоне низкого давления.

Прикрепленный файл  6.jpg ( 44.12 килобайт ) Кол-во скачиваний: 44
Кривые удельного эффективного расхода топлива

Прикрепленный файл  7.jpg ( 42.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47
Прикрепленный файл  8.jpg ( 48.12 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52
Прикрепленный файл  9.jpg ( 36.98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 38


--------------------
Кто ты, определяет то что ты сделал, тк человека судят по поступкам...
Все умирают, ето не важно, важно лиш то что ты сделаеш до етого...
Go to the top of the page
Вставить ник Koya в ответ
+Quote Post
Koya
сообщение Nov 6 2007, 20:26
Сообщение #4





Группа: MAZDAвод
Сообщений: 2,160
Регистрация: 06.07.2007
Из: Украина, Львов

Спасибо сказали: 184 раз(а)
Авто: Ford Bronco, 3 MPS AWD



Турбо для чайников.

Кто из автолюбителей не слышал волшебное слово "турбо"? Звенит в ушах, воображение рисует нечто мощное, стремительное. На этом фоне как-то скучно звучат термины "механический компрессор" или, хуже того - "объемный нагнетатель". На деле - не совсем так. Или совсем не так.
Какой водитель не мечтал о том что бы в его автомобиле жило намного больше лошадок под капотом чем есть. Если кто-то заявит, что он не из таких, то наверняка слукавит. Благо последнее время данную проблему довольно легко решить, вариантов увеличения мощности двигателя, да и комплектующих как грязи. В нашу жизнь плотно вошло слово "тюнинг" и многие тюнинговых ателье берутся сделать с вашим любимцем все, что угодно.
В русский язык с давних пор вошел термин "форсировка" (от английского force - сила), который означает "увеличение мощности". Стоит вспомнить, что мощность двигателя напрямую связана со следующими его основными параметрами:
- рабочим объемом цилиндров;
- количеством подаваемой топливо-воздушной смеси;
- эффективностью ее сжигания;
- энергетической "заряженностью" топлива.
Стоит заметить, что есть ещё несколько вариантов увеличения мощности - полировка впускного/выпускного каналов, применение фильтров нулегого сопротивления, применение прямоточной системы выхлопа, изменение параметров программного обеспечения (чип-тюнинг), расточка цилиндров или переходе с бензина на "нитру" (закись азота).
Перечисленные решения позволяют увеличить мощность, но не существенно, раз ве что это не касается "нитроса". Кардинальное решение одно - увеличение подачи топливо-воздушной смеси. Чем больше топлива сжигается в единицу времени, тем выше мощность мотора. Но бензин не горит "просто так", для этого нужен воздух (кислород) - во вполне определенных количествах. Чтобы увеличить подачу топлива, вначале придется соответствующим образом увеличить подачу воздуха. Сам мотор с этой задачей не справится - его возможности по всасыванию воздуха ограничены (даже при применении фильтров с нулевым сопротивлением). Поэтому и появились те самые "турбо", "компрессоры" и "нагнетатели". Они разные, и дают разные результаты.
Для начала немного теории:
Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор в это время работает как насос, к тому же весьма неэффективный - на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, в бензиновых моторах - еще и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном - тогда горючей смеси (для дизелей - воздуха) в цилиндре "поместится" больше. Энергия сгорания заряда с большим количеством топлива, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность двигателя.
Для этих целей было придумано довольно много решений, но распространение получили не многие.
1. Роторный нагнетатель Roots. Создан Фрэнсисом Рутсом еще в 1860 году. Первоначально использовался как вентилятор для проветривания промышленных помещений. Суть конструкции: две вращающиеся в противоположных направлениях прямозубые "шестерни", помещенные в общий кожух (напоминает современный маслонасос). Объемы воздуха в пространстве между зубьями шестерен и внутренней стенкой корпуса благополучно доставляются от впускного коллектора до выпускного. В 1949 году другой американский изобретатель - Итон - усовершенствовал конструкцию: прямозубые "шестерни" превратились в косозубые роторы, и воздух теперь перемещался не поперек их осей вращения, а вдоль. Принцип работы при этом не изменился - воздух внутри агрегата не сжимается, а просто перекачивается в другой объем, отсюда и название - объемный нагнетатель, а не компрессор.

2. Спиральный компессор Lysholm. Автор идеи - немецкий инженер Кригар, время рождения - конец позапрошлого века, первоначальное назначение - промышленное, сейчас известен под именем Lysholm благодаря работам шведского инженера Алфа Лизхолма, который в конце 30-х годов прошлого века приспособил конструкцию для автомобильного применения. Внешне - если не снимать кожух - очень похож на нагнетатель Roots. Отличия внутри. Вроде бы те же два ротора, вращающиеся навстречу друг другу перекачивают объемы воздуха вдоль осей, но сильно лихо закручены. Сечения роторов намного сложнее, они разные. Самое главное: шаг закрутки роторов меняется по длине, и при перемещении вдоль осей объем перекачиваемого воздуха в каждой ячейке уменьшается - воздух сжимается. Поэтому Lysholm - не просто нагнетатель, а чистой воды компрессор.

3. Центробежный компрессор (устоявшегося "фирменного" названия не имеет). В корпусе-улитке вращается крыльчатка сложной формы. Воздух засасывается по центру и отбрасывается по периферии, при этом благодаря действию центробежных сил происходит его сжатие. По этому это не просто нагнетатель, а тоже компрессор.

4. Турбокомпрессор, оно же турбонагнетатель. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от "турбо", пусть даже и "би...", и "твин...". Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов, так сказать, по второй производной. Для данной конструкции присуща замедленная реакция на быстый "подхват".

Как следует из определения, механический нагнетатель/компрессор - роторный, спиральный или центробежный - имеет механический привод, который осуществляется ремнем от коленвала двигателя (иногда через промежуточные шкивы). Здесь главное в том, что обороты нагнетателя/компрессора жестко связаны с оборотами коленвала.
Нагнетатель Roots и компрессор Lysholm
Нагнетатель Roots, и компрессор Lysholm имеют линейные характеристики, обороты компрессора увеличиваются синхронно с оборотами коленчатого вала, пропорционально растет подача воздуха, и кривая крутящего момента двигателя, практически не меняя свою форму, равномерно перемещается вверх. У центробежного и турбокомпрессоров характеристики нелинейные - их производительность увеличивается с ростом числа оборотов. Поэтому установка того или иного агрегата по-разному меняет характеристики (кривые мощности и крутящего момента) двигателя.
Оба типа компрессоров весьма эффективны с самых низких оборотов, но Lysholm обеспечивает более плоскую характеристику на высших, у Roots ее спад начинается несколько раньше. К преимуществам Lysholm можно отнести и более высокий КПД, и лучшее соотношение габариты/масса, к тому же он меньше нагревается при работе. Рабочая частота вращения обычно 12-14 тыс. оборотов, но может доходить до 25 тыс. об./мин. (Стоит заметить что компания Mercedes-Benz одна из первых начала использовать компрессора в своих автомобилях, при чем предпостение они отдали имено роторным конструкциям.)
Роторы Lysholm с их сложной формой требуют высочайшей точности изготовления - компрессоры этого типа появились на рынке заметно позже других. Главные их производители - шведские компании Lysholm и Autorotor. Более известные потребителю фирмы Kleemann, Whipple и пр. в основном поставляют готовые комплекты на шведской основе, разработанные для конкретных двигателей. Комплекты включают интеркулер, систему привода, входной коллектор, переходники и разную мелочевку...
Механический центробежный компрессор
Механический центробежный компрессор конструктивно наиболее прост и компактен, из-за чего весьма популярен - у американских "самодельщиков". Правда, тут требуется промежуточное механическое устройство для повышения числа оборотов ротора (обычный диапазон - до 100.000 об./мин.). Производительность нелинейная - чем выше частота вращения, тем больше воздуха подается за каждый оборот. На низах эффективность практически нулевая, поэтому увеличения тяги здесь ожидать не приходится. Где-нибудь повыше можно получить заметный подъем кривой крутящего момента, но лишь в довольно узком диапазоне оборотов. Следовательно, понадобится коробка со сближенным рядом и постоянная активно-утомительная работа ее рычагом...
Турбокомпрессор/турбонагнетатель.
Турбокомпрессор, по большому счету - тот же центро-бежный компрессор, но с принципиально иным приводом. Частота вращения может превышать 200.000 об./мин. Явное достоинство: повышение КПД и экономичности мотора (механический привод отбирает мощность у двигателя, этот же использует энергию отработавших газов, следовательно, КПД увеличивает). Минус - инерционность: "вдавил" резко газ и жди, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя - и наконец, "пойдет" воздух. Но с этим явлением, именуемым "турбо-яма" (по-английски "turbo-lag", что правильнее было бы перевести как "турбо-задержка" или "турбо-пауза"), научились бороться...
Поэтому, кроме собственно агрегата наддува, под капотом "поселились" два перепускных клапана: один - для отработавших газов, а другой - чтобы перепускать излишний воздух из коллектора двигателя в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким образом, частота вращения ротора турбины при сбросе газа снижается незначительно, и при последующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые доли секунды - время закрытия клапана.
В последнее время стали применять такой способ регулирования подачи воздуха, как изменяемый угол наклона лопаток компрессора. Идея эта, опять-таки, давняя, а вот воплотить ее долго не могли; в качестве примера назовем новейший агрегат наддува "опелевских" дизелей "Экотек".

Еще одна проблема использования тубин - это их небольшой срок жизни, хотя в последнее время удалось значительно увеличить это время. Как уже упоминалось, частота вращения ротора турбины должна быть очень велика. До 150-200 тысяч об/мин. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала именно долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, конечно, велик, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур. Выход нашли только недавно, когда удалось разработать подшипники с керамическими шариками. Сперва это сделали японские фирмы, а затем и шведский СКФ - и машины с такими подшипниками появились на дорогах. Однако достойно удивления не применение керамики - подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя уже не нужен! На очереди - металлокерамический ротор турбины, который примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает меньшим моментом инерции.
По своему влиянию на характеристику крутящего момента двигателя турбокомпрессор вроде бы схож с механическим центробежным. Но "опосредствованная" система привода позволяет подстраивать характеристики турбокомпрессора в более широком диапазоне, выравнивая изначальные дефекты кривой крутящего момента мотора. Турбины низкого и высокого давления на сравнительно "маломерных" двигателях Volvo, Volkswagen или Saab - это ли не примеры.
Что касается "битурбо" и "твинтурбо" вместо одной турбокомпрессорной установки используются две - параллельно (бывает и последовательно, но реже). Каждый ротор поменьше, полегче, менее инерционен, более отзывчив. И управлять диапазонами их работы при последовательном надду-ве можно по-разному, добиваясь нужной итоговой характеристики.
Дело в том что ротор турбокомпрессора нельзя сделать большим! И все потому, что чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне порезче нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора: Остается увеличивать обороты, хотя и тут есть ограничение, на этот раз со стороны допустимых нагрузок на материалы. Вот и используют несколько турбин с меньшим диаметром в паралель.
Система Интеркуллер.
Вы скорее всего встречали на машинах надпись "интеркулер" на борту. Сжимаемый компрессором воздух неизбежно нагревается. При этом уменьшается его плотность и содержание в нем кислорода, ради которого, собственно, все и затевалось. Посему перед подачей в двигатель сжатый воздух стоит охладить - в дополнительном радиаторе, который и именуется интеркулером. При умеренной форсировке мотора без интеркулера можно обойтись, но если делать все "по-большому", его применение неизбежно

Твин-турбо и БиТурбо-это в принципе разные коммерческие названия системы наддува, состоящей из 2-х турбин. Название не отображает схему работы турбин (параллельное или последовательное(секвентальное) Например, Мицу 3000 VR-4 имеет название TwinTurbo, там V6 и две турбины, каждая из которых питается от своих 3 цилиндров и дует в общий коллектор. Аналогично на Ауди S4 2.7, но там уже в названии BiTurbo. Аналогично на Мазере Джибли или Кватропорте. На Тойоте Супра TwinTurbo рядная шестерка, и турбины там работают в хитром порядке, включаясь и выключаясь с помощью специальных перепускных клапанов (последовательно-параллельная схема) Или на Субару В4-там две турбины, но работают они секвентально: на низких оборотах работает одна-маленькая-турбина, на высоких к ней подключается вторая-большая.
Би-турбо (biturbo) - система турбонаддува, состоящая из двух последовательно включаемых в работу турбин. В такой системе применяют 2 турбины, одну маленького размера другую большого, сделано это потому, что маленькая турбина раскручивается значительно быстрее, и вступает в работу первой, затем, при достижении более высоких оборотов мотора, раскручивается вторая , большая турбина, и добавляет значительно больший воздушный заряд. Таким образом прежде всего минимизируется лаг, образуется достаточно ровная разгонная характеристика автомобиля без рывка, свойственного большим турбинам, и достигается возможность использовать большие турбины на двигателях устанавлеваемых в автомобилях предназначенных не только для езды по гоночным трассам, но и по городским дорогам, где возможность крутить мотор постоянно есть не всегда, а получить больше мощности с мотора небольшого объема имеет смысл, по каким либо причинам, например связанным с законодательством по налогам данной страны на литраж мотора. Системы би-турбо весьма дороги, и по этому их установка, как правило в серийном производстве , производится на автомобили высокого класса, типа MASERATI или ASTON MARTIN (там компрессоры).
Такая система может быть установлена как на двигатель V6, каждая турбина будет висеть на своей головке по выхлопу, впуск общий, так и на рядном моторе например рядная 4-ка, в этом случае турбины можно включить по выхлопу как парралельно, 2 цилиндра на одну, 2 на другую, так и последовательно - сначала большая турбина, потом маленькая. Встречаются так же варианты, когда к маленькой турбине подходит выхлоп только с 2-х цилиндров, а к большой соответственно с 2-х оставшихся, и с выхода малой турбины.
Твин-турбо (twinturbo) - в данной системе в отличии от системы би-турбо, основной задачей является не снизить лаг, а добиться большей производительности по прокачиваемому воздуху либо большего давления наддува. Производительность по прокачиваемому воздуху необходима, в случаях когда мотор работая на высоких оборотах, потребляет воздух больше, чем турбина способна обеспечить, таким образом возможно падение давления наддува. В системах Twinturbo применяются две одинаковые турбины. Соответственно производительность такой системы в 2 раза больше чем системы состоящей из одной турбины, при этом если применить 2 небольших турбины которые по производительности будут равны одной большой, то можно достигнуть эффекта снижения лага, при идентичной производительности. Существуют так же ситуации, когда производительности имеющихся в наличии больших турбин ,оказывается недостаточно, например при построении мотора дрэгстера, тогда так же используется комбинация из 2-х турбин. Данная схема как и вариант biturbo может работать как на двигателях с V образным развалом головок, так и на рядных двигателях. Варианты включения турбин такие же как и в битурбо.
Существуют так же системы состоящие из 3-х и более одинаковых турбин, результат преследуется тот же что и в twinturbo. Такие системы в гражданском применении как правило не имеют распостранения, и применяются как правило, для построения мощных спортивных моторова, для автомобилей участвующих в драгрэйсинге.

(с) неизвестен, валяется с 2006 года...


--------------------
Кто ты, определяет то что ты сделал, тк человека судят по поступкам...
Все умирают, ето не важно, важно лиш то что ты сделаеш до етого...
Go to the top of the page
Вставить ник Koya в ответ
+Quote Post

Closed TopicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 




RSS Текстовая версия Сейчас: 22nd September 2017 - 22:09