Меню

Какое должно быть давление турбонаддува

Audi A3 Sportback Niveus 3.2 Turbo › Бортжурнал › Турбированные двигатели! Правильная эксплуатация Турбины!

О турбинах в целом
Турбины устанавливают как на бензиновые, так и на дизельные двигатели. Некоторые производители используют турбины низкого наддува. Давление, которое создает такая турбина, невысокое, ее основная цель заключается в создании турбулентных потоков воздуха, которые способствуют более качественному смешиванию бензина с топливом. Турбины высокого давления гораздо эффективнее. У моторов с турбиной высокого давления литровая мощность может быть в полтора раза выше, чем у атмосферного аналога. Но ее конструкция немного сложнее. Для того чтобы излишнее давление на высоких оборотах не повредило двигателю, инженеры придумали специальный клапан для устранения избыточного давления. Для многих турбомоторов обязательным атрибутом является интеркулер. Его задача – охлаждать воздух, нагретый турбиной. В холодном воздухе содержится больше кислорода при равном объеме. Современные системы впрыска позволяют практически полностью избавиться от такого явления, как «турбояма» (провал мощности при резком нажатии газа), характерного для двигателей более старой конструкции. В процессе эволюции турбин фактически все недостатки турбомоторов были исключены. Многие как за счет использование двух турбин для низких и высоких оборотов, так и за счет применения турбин с переменной производительностью – такие турбины имеют возможность менять наклон нагнетающих (компрессионных) лопастей. В итоге получили моторы высокой литровой мощности при компактных размерах самих агрегатов.
О работе турбины
Лопасти турбины под воздействием выхлопных газов вращаются с огромной скоростью — более ста тысяч оборотов в минуту. Ось, которая приводится в движение ведущей крыльчаткой, крепится с помощью подшипников скольжения к корпусу турбины. Для смазки подшипников используется моторное масло, которое подается под давлением. Как только двигатель перестает работать, давление масла резко падает, а обе крыльчатки, ведущая и нагнетающая, продолжают по инерции вращаться. Подшипники вала, на который насажены обе крыльчатки, оказываются без смазки. Вследствие таких перегрузок турбина начинает «кушать» масло. Через увеличившийся зазор смазка просачивается под нагнетающей крыльчаткой и попадает во впускной коллектор, а потом сгорает в цилиндрах. При сильном увеличении зазора турбина начинает выть. К тому же турбина не может долго держать высокие обороты без поступления соответствующего количества отработанных газов. Поэтому износ от масленного «голодания» в подшипнике качения сопровождается и другими побочными факторами. Например: после продолжительной работы двигателя с приличной отдачей мощности корпус турбины сильно разогревается от большого количества проходящих через неё раскаленных отработанных газов. Чаще всего турбина охлаждается протоком того же моторного масла. Если прекратить поступление этого потока, при остановке двигателя, обязательно происходит пригорание остатков смазки к деталям турбины, что приведет, со временем к накоплению нагара и неизбежному износу деталей. В этом случае справедливо принять решение к применению более качественного масла, будет больше шансов выжить. Хорошим решением для сохранения работоспособности турбины будет применение так называемого турбо-таймера. Устройство обеспечивает автоматическую задержку выключения двигателя после выключения зажигания на время, достаточное для того чтобы детали турбонадува успели остыть. Многие модели турбо-таймеров имеют даже индикацию температуры турбины и времени необходимого на остывание турбины. Турбо-таймер можно использовать как отдельно, так и совместно с автосигнализацией. Недостатком использования служит то, что при возможности перегрева турбины таймер может ее отключить в самый неподходящий момент. И приходится контролировать помимо скорости еще и работу турбины.
О поломках
ПОВРЕЖДЕНИЯ ПРИ ПОПАДАНИИ ИНОРОДНЫХ ЧАСТИЦ
Повреждения, появившиеся в результате попадания инородных предметов через корпус турбины или компрессора.
Такие повреждения явно видны на крыльчатке турбины и крыльчатке компрессора.
Запрещено использовать турбокомпрессор с поврежденными крыльчатками, т.к. Повреждения вызывают дисбаланс ротора, что может привести к полному разрушению турбокомпрессора и привести к серьезной поломке двигателя.

Читайте также:  Если убрать датчик давления масла

НЕДОСТАТОЧНАЯ ПОДАЧА МАСЛА
Недостаток подачи масла может иметь следующие причины:
• неквалифицированная установка турбокомпрессора;
• длительный простой мотора;
• повреждена или засорена маслоподающая трубка;
• низкое давление масла вследствии неисправностей в системе смазки;
• низкий уровень масла или его отсутствие в картере;
• использование герметиков, которые могут попадать в маслоподающие каналы и блокировать или ограничивать поступление масла;
• незаполненный маслом масляный фильтр при смене масла (желательно «прокрутить» мотор, чтобы создать давление масла);
• старт мотора при еще неполностью заполненных масляных каналах.

ЗАГРЯЗНЕННОЕ МАСЛО
Повреждения из-за загрязненного масла
Обычно выглядят как глубокие царапины на подшипниках и валу. Для предупреждения таких повреждений используйте качественное масло и фильтры, рекомендованные ОЕ производителем.
Помимо регламентных ТО согласно спецификации автомобиля, масло и фильтры обязательно нужно менять при смене турбокомпрессора.
Причины повреждения из-за грязного масла могут быть такие:
• поврежденный, забитый или низкого качества масляный фильтр;
• грязь, попавшая во время сервисных работ;
• износ двигателя или частицы износа;
• не работающий перепускной клапан масляного фильтра;
• масло с пониженными смазочными свойствами.

Источник

Какое должно быть давление турбонаддува

Давление в выпускном коллекторе другими словами может быть названо давлением на входе в турбину. Это давление — опасная вещь. В конечном счете, можно считать, что давление на входе в турбину будет названо единственной опасной вещью, привнесенной в систему, но без которой не бывает турбонаддува. Давление на входе в турбину является нежелательной величиной потому, что оно почти всегда больше чем давление во впускном коллекторе, созданное турбонагнетателем. Когда это происходит, некоторая часть отработанного газа выталкивается обратно в камеру сгорания в течение фазы перекрытия клапанов. Эта си­туация вредна по причинам, которые объяснены в другом месте в этой книге.

Считается, что хорошая уличная система турбонаддува имеет от­ношение давления на входе в турбину к давлению во впускном коллек­торе приблизительно 2. Если это отношение больше чем 2, турбонагнетатель слишком мал и заглушает систему выхлопа и не по­зволяет значительно увеличить мощность. Если отношение меньше чем 2, часто порог наддува будет выше желаемого для использования авто­мобиля. Это объясняется тем фактом, что, поскольку отношение снижается, мощность увеличивается. Фактически, одним из конструктивных параметров системы турбонаддува для гонок является то, что отношение давления на входе в турбину к давлению во впуск­ном коллекторе меньше 1. Когда достигается момент, при котором дав­ление на впуске становится большим чем давление на входе в турбину, турбонагнетатель начинает давать серьезную мощность. Это одна из причин того, что гоночные автомобили Формулы 1 в 87 году могли раз­вивать мощность более чем 1000 л.с. при объеме 1500 кубических сан­тиметров. Может быть, наступит день, когда мы сможем съесть наш кусок пирога и еще кусок, когда турбины с переменной геометрией ста­нут обычным делом. Они позволят иметь низкий порог наддува при условии, что давление во впускном коллекторе больше давления на входе в турбину, как только давление наддува стабилизируется на своем максимальном значении.

Измерение давления на входе в турбину требует немного больших усилий чем другие измерения, поскольку отработанные газы имеют очень высокую температуру.

Источник

parashutt › Блог › Базовые знания о турбонаддуве (часть 2). Подбор турбины по турбокарте

Привет всем неравнодушным!))

Продолжаем тему турбонаддува. Сегодня предлагаю разобрать на конкретном примере подбор турбокомпрессора на конкретный двигатель, научиться пользоваться турбокартами, ну и получить еще немного теории в вопросах турбомоторов.

Сразу оговорюсь, что расчет в итоге получится теоретическим и довольно грубым, для более точного расчета нужно вносить поправки, которые рассчитываются по-своему и займут добрую половину этой статьи, поэтому для них я выделю отдельную тему, а сейчас я вам дам теорию в вопросе подбора турбины.

Читайте также:  Мойка высокого давления торнадо 380в

Перед тем как приступать к самому интересному, я разъясню вам некоторые термины, без которых будет трудно понять о чем здесь.

Абсолютное и относительное давление.

Под термином абсолютного давления подразумевают — давление относительно полного вакуума, на земле это давление принято считать равным 1 атмосфере.

Относительное давление — это давление относительно атмосферного. Оно может быть как больше, так и меньше его.

Избыток — под понятием избытка в ДВС понимают давление свыше атмосферного.

Оперировать мы будем абсолютными величинами.

Итак, перед тем как подбирать турбину, нужно проанализировать мотор, на который она будет установлена. Если мы устанавливаем турбокомпрессор на двигатель, который был изначально атмосферным, то все довольно просто: берете ноутбук и идете снимать лог расхода воздуха. По логу отстраиваете график зависимости расхода воздуха от оборотов, и получаете что-то вроде этого.

Скорость вращения двигателя указывается в об/мин, а массовый расход на данном графике в граммах в секунду.

Если же мотор изначально турбо, то снять логи расхода воздуха без повышения давления не получится, потому что воздух будет нагнетать уже имеющаяся турбина. В этом случае можно воспользоваться расчетным методом расхода воздуха.

Расход воздуха в этом случае, высчитывается по формуле:

расход воздуха = V х RPM х 0,5 х E / 1000000

RPM= скорость вращения двигателя (об./мин.)

0,5= это добавочный коэффициент, указывающий на количество тактов впуска. (За два оборота коленчатого вала, двигатель совершает 1 такт впуска)

E= Коэффициент наполнения

1000000 служит для преобразования кубических сантиметров в кубические метры.

Здесь отдельное внимание нужно уделить коэффициенту наполнения, но это тема для совсем другой статьи, поэтому возьмем усредненное значение 0,85.

Выстраиваем график расхода воздуха, пользуясь формулой выше, для каждой тысячи оборотов свое значение расхода. Для примера возьмем двигатель 1.8.

1800 x 1000 x 0,5 x 0,85 / 1000000 = 0,76м3/мин, сразу же переводим объемный расход в массовый. Перевести его можно по формуле:

ρ — плотность воздуха;

Q — объёмный расход.

Плотность воздуха меняется в зависимости от его температуры и еще ряда факторов, которые мы учитывать не будем. Возьмем плотность воздуха при температуре +20 градусов и нормальном атмосферном давлении в 1 атм — 1,204 кг/м3.

Сразу же предлагаю конвертировать метрические единицы в американские т.к. турбокарты обычно строятся в единицах Lb/mib (фунты в минуту). Конвертируем по такому курсу 1кг/мин=2.205 lb/min

0,915 кг/мин = 2.017 lb/min

Получился вот такой график:

Стоит отметить, что в реале этот график будет более изогнут, т.к. мы не высчитывали такую переменную, как коэффициент наполнения, она будет меняться в зависимости от строения газораспределительного механизма, на высоких оборотах он будет меньше.

Теперь рассмотрим такой параметр, как pressure ratio, дословно переводится как — степень повышения давления. Этот параметр говорит нам о том, во сколько раз компрессор сжал воздух. Посчитать его можно по формуле

PR = Pcr/Pin
Где:
PR — соотношение давлений
Pcr — абсолютное давление на выходе компрессора
Pin — абсолютное давление на входе компрессора

Допустим, что мы хотим дунуть в наш двигатель 1 атм. избытка. В голове держим правило, что наддув это давление относительное, а мы оперируем абсолютными величинами, поэтому прибавляем к наддуву 1 атм. атмосферного давления и запоминаем 2 атм. абсолютного давления. Pressure ratio будет равно PR = Pcr/Pin = 2.0/1.0 = 2.0

В реальности по такой формуле рассчитать Pressure Ratio можно только для гоночного автомобиля, или для автомобиля без воздушного фильтра, т.к. параметр Pin — абсолютное давление на входе компрессора, будет меньше из-за создаваемого воздушным фильтром разряжения оно колеблется от 0.03 до 0.10 атм, но мне встречались двигатели, в которых этот параметр достигал 0.12 атм. Поэтому для расчета PR нужно вносить поправки… Предположим, что на нашем двигателе разряжение перед компрессором 0.06 атм; тогда расчет получается таким

Читайте также:  Внезапные скачки давления сердцебиение

PR = 2.0/(1.0-0.06) = 2.0 / 0.94 = 2.127

Степень повышения давления мы выяснили, осталось выяснить каков будет расход воздуха на бусте и нанести все это на turbomap. Как известно, при повышении давления масса воздуха растет пропорционально, мы не будем вносить поправки на повышение температуры при сжатии, будем считать, что интеркуллер и обдув остудят воздух до входной температуры. Из этого следует, что весь наш график надо умножить на PR, который мы получили чуть выше т.е. на 2.127.

Получается вот такая кривая

Теперь приступаем к самой интересной части — турбокарта.

Рассмотрим так полюбившуюся тюнерам VAGовских 1.8t турбину Garrett GT2860RS. Для начала расскажу о строении Turbomap.

По горизонтальной оси на турбокарте расположен массовый расход воздуха (Air Flow), он выражен в фунтах в минуту (lb/min). От этого параметра напрямую зависит мощность нашего двигателя, чем больше воздуха пропустим через мотор, тем больше мощности снимем. Прикинуть примерную мощность после установки той или иной турбины можно ориентируясь лишь на этот параметр, учитывая, что при прохождении через двигатель одного фунта воздуха мы получаем около 10 л.с.

По вертикальной оси располагается параметр степени повышения давления (Pressure Ratio), его я описал чуть выше.

Скорость вращения вала турбины

Обозначена на карте линиями с указанием скорости, измеряется в оборотах в минуту об/мин.

Зоны эффективности компрессора

На карте обозначаются в процентах. Наименьшая зона в центре будет самой эффективной. На данной турбокарте эффективность работы турбокомпрессора указана до 60%, далее его использование становится не эффективным — сжимаемый воздух начинает слишком сильно греться, обороты вала турбины выходят за допустимые значения.

С другой стороны карты, граффик ограничивает так называемая область Surge

Работа турбокомпрессора в данной области чревата его повреждениями. Попасть в эту зону можно в двух случаях:

Первый происходит в связи с резким закрытием дросселя при сбросе газа. В этом случае расход воздуха резко падает, а компрессор еще создает давление по инерции. В этом случае мы моментально попадаем в зону Surge. Бороться с этим явлением призваны клапана типа байпас или blow-off. Байпас перепускает лишнее давление обратно на вход в компрессор, а Blow-off спускает его в атмосферу.

Второй случай попадания в зону surge — это езда на высоких передачах «в натяг». Такой режим работы более опасен, чем резкое закрытие дросселя, потому что может продолжаться значительно дольше. Вызван он тем, что скорость вращения турбины довольно велика, а массовый расход наоборот не велик. В основном причиной попадания в эту зону служит неправильно подобранная турбина, она слишком большая для данного двигателя.

Теперь самое время перенести наш заранее подготовленный график расхода воздуха на турбокарту. Выбираем на вертикальной оси степень повышения давления, которую мы ранее находили в расчетах — 2.127, и по горизонтальной оси проставляем точки в соответствии с расходом воздуха, названием точек будут обороты двигателя.

Так выглядит наш двигатель на турбокарте. Из графика видно, что на требуемый буст компрессор выйдет где-то с 2600 об/мин. Самого большого КПД компрессор достигнет на 6000 об/мин. Примерная максимальная мощность достигнет 300 л.с. Из этого можно сделать вывод, что GT2860RS будет отличным дополнением двигателя 1.8.

Вот собственно и все, мы разобрались со всем, что до этого вызывало кучу вопросов. Как всегда готов ответить на них в комментариях или по почте.

Источник

Adblock
detector