Турбокомпрессор и турбонагнетатель в чем разница
Различия между типами турбонаддува
Турбокомпрессоры, как и другие механические устройства вроде двигателей, имеют историю развития, в которой одни инновации сменялись другими, построенными на предыдущем поколении. Почти все турбины попадают в одно из “семейств турбин”, например: без механизма изменяемой геометрии, с вестгейтом, турбины с изменяемой конфигурацией сопла (VNT, иногда называемые турбинами с изменяемой геометрией) и совсем недавно получившие развитие электрические турбины (E-Turbo).
В этой статье мы рассмотрим эти различные типы турбокомпрессоров, начиная с самых простых/самых ранних типов и заканчивая самыми последними.
Без механизма изменяемой геометрии: Турбокомпрессор с одним фиксированным отношением индюсера к эксдюсеру (также называемым A over R или A/R) также называется свободно плавающим или турбонаддувом с фиксирванной геометрией, поскольку он не предполагает интегрального контроля над скоростью или давлением наддува. Управление Турбонаддувом полностью зависит от двигателя и его систем, обеспечивающих корректное количество энергии в выхлопных газах для питания турбины. Турбокомпрессор точно подобран к двигателю на этапе разработки двигателя, где выбирается оптимальный корпус турбины исходя из соотношения A/R.
Этот тип турбонаддува был разработан самым ранним, но в последние годы стал использоваться на производстве двигателей максимальных уровней мощности и крутящего момента с использованием самых прочных материалов и методов турбостроения для самых больших наземных двигателей в мире, особенно для внедорожной землеройной и строительной техники объемом от 64 до 110 литров. То, что эти типы турбин являются самыми простыми конструкциями, не означает, что они не используют новейшие технологии; фактически, новые турбокомпрессора механизма изменяемой геометрии часто используют титановые колеса и высоконикелевые кобальт-вольфрамовые сплавы для обеспечения эксплуатации до 20 000 часов.
Турбокомпрессоры с вестгейтом: вестгейт, или перепускной клапан турбокомпрессора, был применен при создании турбокомпрессора много лет назад, чтобы улучшить производительность турбонаддува и двигателя. Эти типы устройств использовались еще в 1940-х годах в циклонном двигателе Wright R-1820, использовавшейся на знаменитой Летающей крепости B-17 (пилоты могли вручную управлять работой нагнетателей с перепускным клапаном своих B-17s).
Турбонаддув с вестгейтом предполагает несколько дополнительных компонентов, обеспечивающих контроль над перепуском потока выхлопных газов. Внутренний клапан сброса установлен на рычаге, который проходит через втулку в корпусе турбины. К нему приварен внешний кривошипный узел. Этот кривошип управляется либо пневматическим, либо электрическим приводом.
Пневматический привод может приводиться в действие давлением воздуха или вакуумом и управляться шлангом от выхода компрессора или регулирующим клапаном в вакуумном контуре транспортного средства. Электропривод реагирует на команды от собственного электронного блока управления автомобиля.
Перепускной клапан позволяет контролировать поток выхлопных газов в обход турбинного колеса. Это позволяет использовать меньший корпус турбины для максимального ускорения турбины при низких оборотах двигателя, когда клапан wastegate закрыт.
При более высоких оборотах двигателя, когда напряжение на корпус турбины приближается к максимальному, клапан сброса открывается, позволяя некоторому количеству выхлопного газа обойти колесо турбины и слиться непосредственно с потоком выхлопных газов.
Это увеличивает пропускную способность корпуса, уменьшая обратное давление и позволяя двигателю свободно дышать для максимальной мощности. Таким образом можно достичь более высокой мощности двигателя с улучшенной реакцией на низких оборотах.
В простейшей схеме управления вестгейтом привод давления соединен шлангом непосредственно с выходом компрессора. Когда турбина работает на низкой скорости и низком уровне наддува, давление в шланге и приводе также низкое, поэтому перепускной клапан турбины закрыт.
Когда водитель автомобиля разгоняется, турбонаддув реагирует на увеличение скорости выброса выхлопных газов, ускоряясь и обеспечивая большее давление наддува и приток воздуха к двигателю. Когда это давление наддува достигает заранее заданного уровня, это заставляет шток привода двигаться и открывать перепускной клапан турбины, позволяя избыточному выхлопному газу поступать непосредственно в выхлопную систему автомобиля.
Когда водитель замедляется, давление наддува от турбонаддува уменьшается, и перепускной клапан снова закрывается.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины (VNT): турбины с изменяемой геометрией гораздо более сложны, чем турбины с технологией перепускного клапана. Такой турбокомпрессор предназначен для максимального увеличения наддува во всем рабочем диапазоне двигателя, устраняя запаздывание турбонаддува.
Он использует сложную точную переменную лопастную или сопловую технологию. Эти движущиеся части управляются давлением, вакуумом или электронными приводами, связанными с системой управления двигателем.
Гарретт запатентовал эту идею в 1953 году; но только в конце 1980-х годов турбины VNT были коммерчески развернуты в 1988 году при производстве Honda Legend и 1989 году при производстве Shelby Daytona CSX-VNT. По-настоящему первый успешный запуск состоялся на дизельном двигателе несколько лет спустя, в 1991 году, на турбодизеле прямого впрыска Fiat Croma.
В частности, VNT на турбодизелях был настолько успешным, что почти все современные турбодизели для легковых автомобилей используют VNT наряду с непосредственным впрыском топлива.
Корпус турбины выбирается в соответствии с максимальной номинальной мощностью двигателя, а затем, изменяя положение лопастей и размер газового канала в колесе, можно достичь постоянной адаптации соотношения А/Р, предлагая значительно улучшенную производительность в более широком рабочем диапазоне двигателя.
Движение лопастей управляется приводом, соединенным с внешним кривошипно-шатунным узлом. Этот кривошип соединяется через короткий вал с внутренним рычагом управления и передает движение на кольцо, которое управляет движением всех лопастей с помощью их лопастных рычагов.
В положении минимального расхода выхлопные газы разгоняются через лопасти до более высокой скорости, чтобы придать максимальное ускорение турбине и компрессору с быстрым повышением давления наддува. По мере увеличения оборотов двигателя и нагрузки лопасти перемещаются в полностью открытое положение, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность и уменьшить обратное давление для лучшего дыхания двигателя.
На современной турбине с изменяемой геометрией положение лопастей постоянно и быстро меняется как реакция на сигналы от ЭБУ автомобиля, чтобы соответствовать не только действиям водителя, но и множеству настроек, контролирующих эффективность сгорания и выбросы выхлопных газов.
Наш ВНТ представлял собой ступенчатое изменение производительности турбокомпрессора по сравнению с вышеупомянутыми свободно плавающими и отработанными турбинами.
Электронные турбины, или e-turbos, представляют собой грандиозный скачок в турботехнологии 21-го века. Вплоть до e-turbo вся энергия, используемая для питания колес турбины и компрессора, поступала из отработанных выхлопных газов; в то время как e-turbo все еще использует выхлопные газы при увеличении оборотов двигателя, он —как и следовало ожидать — приводится в движение небольшим электрическим двигателем.
Мало того, что турбины могут быть компактнее по размеру, что обеспечивает лучшую производительность во всем диапазоне оборотов двигателя, e-turbo может также служить электрическим генератором для улавливания и хранения тепловой энергии выхлопных газов в качестве электрической энергии путем зарядки аккумулятора при определенных условиях.
По мере того, как мир движется к более основательно электрифицированным силовым агрегатам, включая мягкие гибриды, мы должны ожидать быстрого роста числа электронных турбин на рынке в течение следующих нескольких лет.
У вас нет прав, чтобы отправлять комментарии
турбина VS компрессор… А на чьей стороне Вы?!
При работе с одной интересной машинкой задался я вопросом: «Что отличает компрессор от турбины, или наоборот?! Как Вы знаете — от перестановке слагаемых — сумма не меняется…»
Немного проплыв по просторам интернет океана приплыл к следующему…:
Турбина – ротационный двигатель, особенность которого заключается в беспрерывной работе. Ротор преобразует кинетическую энергию пара, газа или воды в механическую. Сегодня турбины активно применяются в качестве основного элемента привода самых различных транспортов (наземных, морских и воздушных). Как бы это не казалось невероятным, но попытка создать механизм, похожий на современную турбину, была предпринята еще до нашей эры. И лишь в конце 19 века с развитием термодинамики и машиностроения стали появляться паровые турбины, отличающиеся в первую очередь высокой функциональностью.
А компрессор, в свою очередь, может быть разным и применяться в самых различных областях промышленности. Он необходим для сжатия и подачи газов (в том числе воздуха) под давлением. Это устройство были придуманы для того, чтобы заметно повысить максимальную мощность двигателя, ведь в камеру сгорания нагнетается больше воздуха. В результате в цилиндр попадает больше топлива, что в свою очередь означает то, что конечная цель достигнута. Для наглядности можно привести некоторые цифры: в среднем компрессор позволяет добавить мощности примерно на 46 процентов (плюс 31 процент крутящего момента). Сейчас эти устройства активно применяются для увеличения мощности двигателя как легковых, так и грузовых автомобилей. На сегодняшний день компрессоры являются наиболее оптимальным и экономичным вариантом для тех, кто хочет увеличить мощность двигателя, прибавить ему определенное количество лошадиных сил.
Сравнение турбины и компрессора
И так, подведем итог — отличие компрессора от турбины заключается в следующем:
= Компрессор обеспечивает правильную работу двигателя (бесперебойное сгорание примеси).
= Турбина не влияет на потерю лошадиных сил (общая выходная мощность силового агрегата).
= В степени сложности установки и настройки устройства. В этом плане преимущество у компрессора.
= Турбина требует подвод масла, что влияет на всю работу автомобиля.
= За турбиной придется постоянно ухаживать и проводить диагностику.
= Турбина устанавливается напрямую в двигатель, а компрессор является самостоятельным устройством.
= Компрессор имеет фиксированную мощность, а работа турбины зависит от оборотов автомобиля.
= Турбина способна разогнать автомобиль на большую скорость, чем компрессор.
= Компрессор расходует больше топлива с меньшим КПД, чем у турбины.
= Компрессор можно подобрать под любую модель автомобиля, а у турбины небольшой выбор.
= Стоимость самой турбины и ее установки выше цены компрессора.
Я отдаю своё предпочтение компрессору! А Вы? Интересно Ваше мнение!
Мира, добра, любви, скорости, ДРАЙВА и ровных дорог без камер и «представителей закона»!)))))
Турбонаддув и компрессор — отличия
Турбонаддув и компрессор — отличия
Основное различие турбины и компрессора — это принцип работы. Турбина приводится в движение отработанными выхлопными газами, в то время как компрессор раскручивается самим двигателем, от чего его также называют механическим нагнетателем. Именно с особенностями работы и связаны преимущества и недостатки двух устройств, устанавливающихся с целью увеличения производительности силового агрегата.
Более простой по своей конструкции компрессор чаще всего вращается ременным приводом от двигателя. Наиболее распространенные центробежные нагнетатели при помощи крыльчатки прогоняют воздух через свой корпус и отправляют его через впускной коллектор в цилиндры, чем и добавляют двигателю мощности. Главное достоинство такого типа нагнетателя — это постоянная работа, вне зависимости от оборотов мотора. Кроме того среди плюсов можно выделить неприхотливость работы, более низкую стоимость по сравнению с турбиной, относительную легкость монтажа и широкий ассортимент в выборе.
К минусам можно отнести ограниченную мощность и более низкий процент КПД при одновременном увеличении расхода топлива, так как мотор будет тратить дополнительную энергию на привод компрессора. rnrnБолее сложный турбонагнетатель состоит из двух крыльчаток. Первая крыльчатка крутится за счет выхлопных газов и через вал обеспечивает движение второй, которая и всасывает воздух. Основное преимущество данного устройства в том, что оно обладает большим процентом КПД и позволяет значительно увеличить мощность силового агрегата, при этом его расход топлива останется неизменным.
Самый же главный недостаток заключается в наличии так называемого турболага или турбоямы, при котором на низких оборотах работа турбины не ощущается. Связано это с тем, что низкий поток выхлопных газов не способен достаточным образом раскрутить крыльчатку, а потому воздух либо не всасывается, либо всасывается в недостаточном объеме. Дороговизну и сложность конструкции также можно отнести к недостаткам турбонагнетателей. Данная статья опубликована в паблике MOTOR. Если вы видите эту статью в другом сообществе, значит ленивые администраторы других сообществ нагло копируют материал у нас и даже не читают его.Особенности конструкциями турбины также является необходимость использования качественного масла, постоянный контроль его уровня и своевременная замена. После работы, особенно долгой или в режиме повышенных оборотов, турбированный двигатель требует минутного отдыха на холостых оборотах.
В настоящее время автопроизводители научились совмещать компрессоры и турбины в одном двигателе, где их симбиоз позволяет избавиться от эффекта турбоямы.
Кроме того для борьбы с этим недостатком могут использоваться две или более турбины разных размеров (малые работают на низких оборотах, а большие — на высоких) и турбины с изменяемой геометрией.
собрано из соц сетей
материал собирается для себя прошу не критиковать
Чем отличается турбонаддув от турбокомпрессора?
В общем двигатели с установленными турбонаддувом или турбокомпрессором называют в просторечье «турбодвигателями«, «турбированными моторами» и подобными названиями, где, главным образом, фигурирует часть «турбо». Турбрированный двигатель производит гораздо больше мощности в общем зачёте при том же режиме работы, чем аналогичный двигатель без турбонаддува или компрессора.
Ключевое различие между турбокомпрессором и турбонагнетателем заключается в системе питания каждого из них. Согласитесь, ведь что-то должно сжимать и затем поставлять сжатый воздух в двигатель, для чего требуется дополнительная энергия! В обоих случаях питанием служит крутящееся движение с вентилятором, который и нагнетает воздух в двигатель. В случае с турбокомпрессором кручение передаётся через ременной привод, который подключается непосредственно к двигателю. Он получает вращение также как, к примеру, генератор. Турбонаддув, с другой стороны, получает питание от потока выхлопных газов: выхлопы проходят через турбину, вращая её, оказывая давление на лопасти, а турбина, в свою очередь, вращает компрессор. Вот чем отличается турбокомпрессор от турбонагнетателя!
Слева: турбокомпрессор, справа: турбонаддув
Есть свои недостатки, преимущества и компромиссы в обеих системах. В теории турбонаддув является более эффективным, так как он приводится в движение с помощью «впустую» расходующейся энергии потока выхлопных газов в качестве своего источника питания. С другой стороны, турбонагнетатель вызывает некоторое количество обратного давления в выхлопной системе и стремится обеспечить гораздо меньший импульс, пока двигатель работает на низких оборотах. С третьей стороны, турбонагнетатели значительно проще в установке, но, как правило, автомобили с турбонагнетателями стоят дороже.
В чем отличия приводного центробежного нагнетателя и турбины?
Вот как работают центробежные приводные нагнетатели
Внешне центробежные нагнетатели выглядят очень схоже со своими ближайшими родственниками – обычными турбинами. Действительно, между двумя системами подачи воздуха в цилиндры много общего, но тем не менее отличий у них не меньше.
Использование принудительной индукции для получения большей мощности с единицы объема двигателя может быть достигнуто несколькими различными способами. Одним из таких способов является применение нагнетателя центробежного типа, использующего механическую мощность двигателя, а не энергию выхлопных газов, для того чтобы загнать больше воздуха в цилиндры, сжечь больше топлива и получить больше мощности. Но как именно работает центробежный нагнетатель? Небольшой ликбез ниже.
Технические отличия центробежного нагнетателя от турбины
Центробежный нагнетатель очень похож на турбокомпрессор, если посмотреть на него со стороны такого технического элемента, как диффузор компрессора. В простонародье его называют «улиткой» за схожий внешний вид, и это не случайно.
Как в турбине, он использует крыльчатку для сжатия воздуха, поступающего извне, и принудительно направляет его в цилиндры двигателя. Главное конструктивное отличие, как вы уже догадались, заключается в отказе от использования выхлопных газов для раскручивания крыльчатки – центробежный нагнетатель вместо этого использует шкив, приводимый в движение двигателем механически. Поэтому он относится к типу приводных нагнетателей.
Зачем нужно было городить такой огород, если уже существует очень схожая конструкция, появившаяся еще на заре автомобилестроения? Конечно же, в этом есть свой важный смысл и определенные преимущества.
Плюс. Поскольку вращение компрессора центробежного типа зависит от оборотов двигателя, центробежная турбина не будет нагнетать такое же количество воздуха на низких оборотах, как и на высоких. Это хорошо при обыденной эксплуатации автомобиля, например, в городе, в пробках или при вялотекущем движении. Пиковая мощность не будет достигаться до тех пор, пока вы не раскрутите мотор до более высоких оборотов. Значит, будет экономиться топливо.
Минус. В то же время моторы с установленными на них центробежными нагнетателями будут выдавать максимальную мощность на самых высоких оборотах, что создаст определенный дефицит энергии при начале разгона.
Таким образом, у двигателя с центробежным наддувом будет больше энергии на высоких оборотах. Это является одним из главных недостатков центробежных нагнетателей – у них достаточно узкий диапазон работы, стремящийся к максимальным оборотам двигателя.
Минус. Также центробежные турбины отличаются более сложной конструкцией и повышенными оборотами вращения крыльчатки. В конструкции появляется такой элемент, как повышающий редуктор (это лишний вес), а скорость вращения выходного шпинделя будет катастрофически огромной, вплоть до 250.000 оборотов в минуту! От таких нагрузок страдают конструктивные элементы, надежность падает.
Минус. Еще одним минусом можно назвать забор мощности турбины от двигателя. Она ведь приводится механически, а значит, мотору приходится трудиться за двоих.
Плюс При этом жесткая сцепка «двигатель – компрессор» дают положительный результат. Отзывчивость становится практически моментальной, «турбоямы» для этой конструкции не известны.
По этой причине такая система принудительного увеличения мощности подойдет не каждому автомобилю. Впрочем, автопроизводители повсеместно все чаще начинают использовать именно нагнетатели, предпочитая устанавливать их на свои новые модели автомобилей вместо классических турбин. Это обусловлено, в первую очередь, возможностью его тонкой настройки, скажем, при помощи бортового компьютера, который сможет включать и отключать турбину при изменениях исходных данных. Хотя практической необходимости с ПЦН в этом нет.
Небольшое видео на тему (для комфортного просмотра включите перевод субтитров)