Что такое турбокомпрессор дизельного двигателя тепловоза

Турбокомпрессоры типа ТК32 для тепловозов ТЭ10МК и 2ТЭ116

Производитель: ОАО Пензадизельмаш

В 2008 г. ОАО «Пензадизельмаш» разработано и поставлено на производство новое семейство турбокомпрессоров – ТК32.

Турбокомпрессоры ТК32 предназначены для установки на дизель-генераторы 1А-9ДГ исп.2 и 1А-9ДГ исп. 3 производства ОАО «Коломенский завод». ТК32 производятся на замену турбокомпрессоров типа 6ТК производства ОАО «Коломенский завод» и ТК41В-21 и ТК41В-25 производства ОАО «СКБТ».

Турбокомпрессоры ТК32 (рисунок 1) производятся в следующих модификациях:

ТК32 – 07 предназначены для установки на дизель-генераторы 1А-9ДГ исп.3. в составе тепловозов ТЭ10МК. Турбокомпрессоры ТК32-07 взаимозаменяемы с турбокомпрессорами 6ТК и ТК41-25.

Технические условия ТУ24.06.05.046-2008.

Турбокомпрессоры ТК32 – 09 предназначены для установки на дизель-генераторы 1А-9ДГ исп.2. в составе тепловозов ТЭ116. Турбокомпрессоры ТК32-09 взаимозаменяемы с турбокомпрессорами 6ТК и ТК41-21.

Технические условия ТУ24.06.05.048-2008.

В апреле 2008 г.на ОАО «Коломенский завод» были проведены сравнительные испытания дизель-генератора 1А-9ДГ исп.3 с турбокомпрессорами ТК32-07 и ТК41В-25.

Сравнительные параметры, полученные при испытаниях, приведены в таблице 1 (номинальный режим).

Как видно из таблицы, все сопоставляемые параметры турбокомпрессора ТК32-07 выше по сравнению с ТК41В-25. Положительные результаты сравнительных испытаний послужили основанием для совместного решения ОАО «Коломенский завод» и ОАО «Пензадизельмаш» о заключении договора на поставку турбокомпрессоров ТК32-07.

По сравнению с турбокомпрессорами 6ТК турбокомпрессоры ТК32 имеют следующие особенности:

• Конструктивную схему (опоры ротора по концам) традиционную для турбокомпрессоров ОАО «Пензадизельмаш». Эта схема по сравнению с 6ТК имеет меньшие скорости в подшипниках и, как следствие, большие надежность и ресурс подшипников. Работоспособность подшипников сохраняется при появлении дисбаланса ротора, в 10 раз превышающего первоначальный.
• Конструкция основных узлов (подшипники, ротор, входник, корпус компрессора) унифицирована с серийными турбокомпрессорами ТК30С-02, устанавливаемыми на тепловозах ТЭМ7 и проверена в длительной (более 30 лет) эксплуатации.
• Масса турбокомпрессора ТК32, имеющего чугунные корпуса, одинакова с массой турбокомпрессора 6ТК, имеющего алюминиевые корпуса, что предопределяет более низкую цену турбокомпрессоров ТК32.
• Запасные части к турбокомпрессорам ТК32 (подшипники, уплотнительные кольца и др.) имеют также более низкую цену, так как унифицированы с серийными ТК30С – 02.
• По сравнению с турбокомпрессорами ТК41В-25 турбокомпрессоры ТК32 имеют следующие особенности:
• В результате комплекса конструкторских и экспериментальных работ удалось создать компрессор с увеличенной пропускной способности, что позволило на параметры дизель-генератора 1А-9ДГ исп. 2 исп.3 применить компрессор с уменьшенным диаметром колеса компрессора – 340 мм вместо 420 мм у ТК41-21 ТК41-25 и 390 мм у 6ТК. Соответственно были уменьшены размеры корпусных деталей, что позволило уменьшить массу турбокомпрессора почти в 1,5 раза по сравнению с ТК41В-21 и ТК41В-25, что в свою очередь предопределяет его более низкую цену.
• Турбокомпрессоры ТК32 имеют более высокий КПД и меньшую (в 2 раза) инерционность ротора, что понижает эксплуатационный расход топлива и температуру газа перед турбиной, как на стационарных, так и на переходных процессах.

3.10. Наддув дизелей

Наддувом называется способ повышения мощности двигателя при помощи подачи в рабочий цилиндр воздуха под давлением выше атмосферного для увеличения цикловой подачи топлива (цикловая подача топлива – это подача топлива за один цикл). Добавочная подача топлива является источником дополнительного подвода теплоты к рабочему телу в цилиндре, обеспечивающим повышение удельной эффективной работы цикла.

По сравнению со средним эффективным давлением р_е у дизелей без наддува, его значения при наддуве повышаются у четырехтактных двигателей в 2–4 раза, у двухтактных – в 1,5–2,7 раза. Так как р_е входит в формулу мощности, увеличение мощности при использовании наддува составит эти значения.

Наддув в зависимости от типа двигателя может осуществляться по разному – в зависимости от привода компрессора различают механический, газотурбинный и комбинированный наддув.

При механическом наддуве поршневой, ротативный или центробежный нагнетатель приводится в действие непосредственно от вала двигателя. Этот вид наддува в судовых ДВС в чистом виде не применяют, однако используют в комбинированном наддуве, когда для повышения давления воздуха используют энергию отработавших газов (газотурбинный наддув) и работу самого двигателя.

При газотурбинном наддуве сжатый воздух подается к цилиндрам двигателя специальным дополнительным механизмом – турбокомпрессором.

Турбокомпрессор представляет собой соединенные в одном корпусе центробежный компрессор и газовую турбину. Компрессор связан с двигателем только трубопроводом подачи воздуха к ресиверу, а турбина – трубопроводом подачи выхлопных газов от двигателя к сопловому аппарату (см. главу 4).

На рис. 29 приведена схема газотурбинного наддува четырехтакт-ного двигателя.

Воздух из окружающей среды всасывается компрессором4 через приемный патрубок 3, сжимается и подается через охладитель наддуво-чного воздуха 5 в ресивер 6, откуда поступает в цилиндр через впускной клапан 7 (как было отмечено ранее, охлаждение воздуха применяют с целью снижения теплонапряженности и дополнительного повышения мощности дизеля).

Рабочее колесо компрессора, насаженное на общий вал с ротором газовой турбины, приводится в движение газовой турбиной 1. Газовая турбина приводится во вращение отработавшими в цилиндрах газами, которые поступают к ней от выпускных клапанов двигателя 8 через выпускные патрубки и трубопровод 9 и отводятся через патрубок 2.

Мощность, развиваемая газовыми турбинами турбокомпрессоров судо-вых дизелей, составляет до 20% мощ-ности двигателя, поэтому дизеля с газотурбинным наддувом называют комбинированными турбопоршневыми двигателями. В газовой турбине утилизируется значительная часть остаточной энергии отработавших в ци-линдре газов, которая у двигателей без наддува уносится с газами в атмосферу.

При наддуве двухтактных дизелей, как правило, применяется комбинированный наддув с двухступенчатым сжатием воздуха. Обычно в качестве первой ступени сжатия используют турбокомпрессор, а в качестве второй ступени – подпоршневые полости цилиндров или приводной поршневой компрессор. Пример вариантов комбинированного наддува показан на рис. 30.

Из рисунка видно, что продукты сгорания через выхлопной клапан поступают в газовую турбину турбокомпрессора ТК. Газовая турбина имеет общий вал с компрессором, рабочее колесо которого всасывает воздух из машинно-котельного отделения. Далее лопатки компрессора разгоняют воздух, поступающий далее в расширяющийся канал улиткообразной формы, где за счет уменьшения скорости возрастает давление воздуха (на рисунке а видна именно компрессорная часть турбокомпрессора). Так как после сжатия температура воздуха повысилась, для увеличения плотности воздуха его охлаждают в холодильнике ОНВ.

Далее охлажденный воздух попадает в воздушный ресивер ВР, который через продувочные окна сообщается с цилиндром двигателя. При ходе поршня к НМТ его донышко выполняет роль поршневого насоса, сжимая воздух, находящийся в подпоршневой полости и воздушном ресивере. Наддув и продувка цилиндра начинается после того, как верхняя кромка поршня откроет продувочные окна.

Следует подчеркнуть, что необходимость в применении комбинированного наддува в двухтактных дизелях возникает по двум причинам. Во-первых, так как отработавшие продукты сгорания из цилиндра выталкивает не поршень (как в четырехтактных двигателях), а воздух, его расход по сравнению с четырехтактным двигателем будет повышенным. Во-вторых, так как отходящие продукты сгорания разбавлены воздухом, мощность газовой турбины оказывается недостаточной для подачи в цилиндры необходимой массы воздуха при необходимом давлении.

В заключение следует отметить, что в зависимости от способа подвода газов к турбине и принципа использования энергии газов системы наддува судовых дизелей делятся на изобарные и импульсные.

Первые применяют преимущественно в двухтактных и среднеоборотных четырехтактных дизелях. В этом случае газы подводятся к газовой турбине из выхлопного коллектора большого объема, где давление незначительно меняется относительно среднего давления.

В импульсных системах наддува подвод газов к турбине осуществляется через короткие выпускные патрубки небольшого сечения, что позволяет дополнительно использовать энергию импульса давления выхлопных газов. Эти системы наддува применяют преимущественно в четырехтактных и некоторых двухтактных дизелях.

УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ10М И ЕГО ОСНОВНЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основное оборудование тепловоза и его характеристики

Тепловоз 2ТЭ10М (рис. 1.1) представляет собой магистральный локомотив сэлектрической передачей постоянного тока.

В средней части тепловоза, на общей раме, смонтированы дизель 10Д100 и генератор ГП–311Б постоянного тока.

На тепловозе установлены два воздухоочистителя, два турбокомпрессора типа ТК34Н–04С, два водяных воздухоохладителя.

Перед кабиной машиниста и дизелем находится воздушный компрессор типа КТ7, приводимый в действие от вала тягового генератора через передний распределительный редуктор и пластинчатую муфту. От этого редуктора через карданные валы и промежуточную опору приводится в действие двухмашинный агрегат, а через гидромуфту, смонтированную в корпусе переднего редуктора – вентилятор охлаждения ТЭД передней тележки.

Задний распределительный редуктор приводится в действие от вала дизеля через пластинчатую муфту. От редуктора вращение передается вентилятору охлаждения ТЭД задней тележки.

В задней части кузова тепловоза расположено охлаждающее устройство, состоящее из водяных секций и вентилятора, а также жалюзи секций радиаторов.

В головной части тепловоза расположена кабина с пультом управления. За задней стенкой кабины, справа и слева, находятся высоковольтные камеры.На секции тепловоза имеется четыре бункера песочниц.

Кузов, рама тепловоза и все оборудование, расположенное на них опираются на две трехосные бесчелюстные тележки.

Основные технические характеристики тепловоза приведены в таблице 1.1.

Рис. 1.1. Расположение оборудования на тепловозе:

1 – пульт управления; 2 – ручной тормоз; 3 – вентилятор кузова; 4 – вентилятор охлаждения тяговогоэлектродвигателя; 21 – рама тепловоза; 22 – тележка задняя; 23 – бак топливный; 24 – тележка передняя, 25 – ящик дешифратора и усилителя; 26 – скоростемер; 27 – сиденье машиниста; 28 – высоковольтная камера правая; 29 – канал забора воздуха, охлаждающего тяговые двигатели передней тележки; 30 – вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, 31 – канал забора воздуха, охлаждающего тяговый генератор; 32 – маслопрокачивающий агрегат; 33 – воздухоочиститель правый; 34 – редуктор распределительный задний; 35 – фильтр грубой очистки масла; 36 – синхронный подвозбудитель; 37 – теплообменник; 38 – редуктор привода синхронного подвозбудителя; 39 – автоматический привод гидропривода; 40 – фильтр тонкой очистки масла; 41 – канал забора воздуха; 42 – санузел; 43 – вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 44 – топливоподогреватель; 45 – воздухоочиститель левый; 46 – батарея аккумуляторная; 47 – топливоподкачивающий агрегат; 48 – выпускной канал охлаждения тягового генератора; 49 – редуктор распределительный передний; 50 – компрессор; 51 – двухмашинный агрегат; 52 – высоковольтная камера левая

Основные технические характеристики тепловоза 2ТЭ10М

Дизель 10Д100

Двигатель 10Д100 представляет собой двухтактный вертикальный десятицилиндровый дизель со встречно движущимися поршнями, с непосредственным впрыском топлива и прямоточной продувкой.

Дизель 10Д100 оборудован двухступенчатой системой наддува, системой охлаждения наддувочного воздуха и специальным объединенным регулятором для одновременного регулирования числа оборотов и мощности.

Основные технические характеристики дизеля приведены в табл. 1.2.

Основные технические характеристики дизеля

Окончание табл. 1.2

Топливная система тепловоза

Топливные системы тепловозов служат для бесперебойной подачи очищенного топлива к топливным насосам высокого давления в течение времени, определенного его запасом на тепловозе. Топливная система (рис. 1.2) включает в себятопливный бак, трубопроводы, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливоподогреватель, предохранительные и невозвратные клапаны, вентили и манометры.

Топливо подается в систему из топливного бака топливоподкачивающим насосом. При этом оно проходит заборное устройство, ФГО, ФТО и по топливопроводам подводится к топливным насосам высокого давления (ТНВД). Подача насоса топливной системы в 2 раза превышает максимально необходимую для работы дизеля на полной мощности. Поэтому избыток топлива через перепускной клапан сливается в подогреватель. Для предохранения насоса от перегрузок перед фильтром установлен предохранительный клапан, отрегулированный на давление 0,3−0,35 МПа, и через который избыток топлива сливается в топливоподогреватель и далее в бак. Давление топлива в топливном коллекторе после ФТО колеблется в пределах 0,1−0,25 МПа. Для измерения давления топлива до фильтров и после применяются манометры. Для выпуска воздуха и эмульсии из системы на нагнетательной трубе имеется вентиль. Грязное топливо, из лотка дизеля, сливается по трубе в грязеотстойник, а просочившееся из форсунок – в топливный бак. В топливоподогревателе топливо подогревается горячей водой, если нет необходимости в подогреве, он может быть отключен.

Рис. 1.2. Схема топливной системы дизеля:

1 − дизель-генератор; 2 − топливный коллектор; 3 − клапан перепускной; 4– манометр давления топлива до ФТО; 5 − манометр давления топлива после ФТО; 6 − ФТО топлива; 7 − демпфер; 8 − клапан предохранительный; 9 − трубопровод отвода грязного топлива; 10 − трубопровод отвода просочившегося топлива; 11 − подогреватель топлива; 12 − заборное устройство; 13− топливный бак; 14 − вентиль для выпуска воздуха из системы; 15, 16 − вентили; 17 − клапан аварийного питания; 18 − ФГО; 19 − топливоподкачивающий агрегат

При выходе из стоя топливоподкачивающего насоса, система переводится на аварийный режим, при котором топливо, минуя ФГО, через клапан аварийного питания поступает к ФТО и далее в топливные коллекторы. Подъем топлива к топливным насосам, в этом случае, происходит в результате разряжения в топливопроводе, создаваемого плунжерами насосов высокого давления. Под действием атмосферного давления топливо из бака поднимается к клапану аварийного питания, приподнимает шарик клапана и поступает в топливные коллекторы.

Масляная система тепловоза

Масляная система (рис. 1.3) служит для создания необходимого давления и подвода масла к трущимся деталям, отвода тепла от них, а также для удаления продук­тов износа и частиц нагара, попадающих между трущимися поверхностями.

В системе установлен один масляный насос, обеспечивающий циркуляцию масла под давлением в основном контуре,включающем масляную ванну в картере дизеля, трубопровод, охладитель масла, ФГО и масляные коллекторы дизеля с его внутренней системой.

Имеется ряд дополнительных контуров: два независимых друг от друга контура тонкой очистки масла, контур прокачивания масла перед пуском дизеля, а также контур смазывания редукторов.

После масляного насоса около 5−6% масла направляется к бумажным ФТО, откуда сливается снова в карте дизеля. Второй контур очистки – контур центробежной очистки – обеспечивает очистку еще 10% объема масла. Этот контур включает дополнительный масляный насос, установленный в картере дизеля, и центробежный очиститель масла, после которого масло стекает обратно в картер дизеля.

Маслопрокачивающий насос, соединенный с электродвигателем, служит для прокачки масла в системе перед пуском дизеля. Масло забирается наосом из картера дизеля и через невозвратный клапан подается в ФГО, откуда поступает в масляные коллекторы дизеля и далее во внутреннюю систему. Для смазывания подшипников редукторов масло поступает после ФТО через предохранительный клапан, отрегулированный на давление 0,07−0,08 МПа.

При падении давления масла в конце верхнего коллектора ниже 0,05−0,06 МПа происходит остановка дизеля в результате воздействия реле давления на цепь питания электромагнитного золотника остановки регулятора.

Рис. 1.3. Схема масляной системы тепловоза:

1 − гидромеханический редуктор; 2,25, 34, 35, 36, 40, 41, 47, 50, 52, 58, 59, 60− вентили; 5− ФТО; 6− пробка для выпуска воздуха; 7, 53− краники; 8−щит приборов; 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 30 – манометры; 17− термометр; 19− термореле; 21− центробежный фильтр; 23− масляный насос дизеля; 26− дизель−генератор; 27, 31− электротермометры; 29,51− редукционные клапаны; 32− щит приборов на пульте управления; 37− горловина заправочная; 38−

щуп; 39− маслопрокачивающий агрегат; 42, 44, 48− шланги; 43− клапан невозвратный; 45− карман для ртутного термометра; 46− патрубок для датчика термореле; 49− предохранительный клапан; 54− ФГО; 55− шестеренный насос; 56− клапан перепускной; 57− теплообменник; 61− клапанзапорный;

Водяная система тепловоза

При работе дизеля часть тепла от сгоревшего в цилиндрах топлива передается втулкам, крышкам цилиндров, выпускным коллекторам, деталям турбокомпрессора. Для отвода тепла от этих деталей предусмотрено охлаждение их водой.

На тепловозе применены две самостоятельные водяные системы (два контура) (рис. 1.4). Первый контур служит для охлаждения воды, выходящей из дизеля, подвода горячей воды в топливоподогреватель, к калориферу подогрева воды в баке санузла. Второй контур предназначен для охлаждения масла в водомасляном теплообменнике и для охлаждения надувочного воздуха.

В первом контуре вода из коллектора горячей воды, расположенного с правой стороны дизеля, по трубе поступает к верхнему коллектору секций охлаждающего устройства. Пройдя по трубкам секции и охладившись на 5 °С, вода из нижнего коллектора по трубе поступает к водяному насосу и подается в водяную полость двух патрубков выпускных коллекторов цилиндров дизеля и

так далее во внутреннюю систему дизеля. Из нее вода поступает в коллектор горячей воды.

В случае попадания воздуха внутрь системы и образования пара при перегреве воды в системе предусмотрена труба, по которой воздух и пар отводятся в расширительный бак.

К топливоподогревателю вода подводится по трубе с краном №68, а из него во всасывающую магистраль отводится по трубе с краном №63.

Во втором контуре вода подается другим насосом по трубе, проходящей с левой стороны дизеля, к воздухоочистителям, расположенным по обеим сторонам дизеля. Пройдя по трубкам воздухоохладителей, вода по двум трубам сливается в одну трубу, проводящую воду к водомасляному теплообменнику. Из теплообменника вода попадает в радиаторные секции, а из них по всасывающей трубе поступает к водяному насосу. Бак дает возможность расширения воды и пополняет все утечки воды через трубу соединяющую второй контур циркуляции.

Рис. 1.4. Схема водяной системы охлаждения тепловоза:

1− радиаторные секции; 2, 3, 4, 8, 9, 10, 23, 24, 26, 28, 33, 34, 35, 36− вентили;5− бак расширительный; 6− водяной бачок санузла; 7− ручной водяной насос; 11− бонка для подвода воздуха при продувке системы; 12−термореле; 13, 31− карманы для ртутного термометра; 14, 15, 25, 30− шланги; 16, 17− электроманометры; 18− дизель-генератор; 19− топливоподогреватель; 20, 21, 27− краны; 22− отопительно-вентиляционный агрегат; 29− водяной насос ди-

зеля; 32− бачок; 37, 38− головки заправочные

Принцип работы турбокомпрессора дизельного двигателя

Турбокомпрессор дизельного мотора выполняет важную функцию: нагнетание под давлением воздушного потока в цилиндры двигателя. Чем больше будет проходить воздуха, тем выше показатель мощности агрегата. Устройство состоит из двух элементов:

• турбина;
• компрессор.

Конструкция турбины представляет собой прочный корпус, внутри которого расположен ротор. Они изготавливаются из прочных материалов, так как подвергаются воздействию высоких температур.

Признаки возникновения проблем с турбиной дизельного двигателя

Как и любая составляющая агрегата, турбина повергается физическому износу и периодически ломается. При возникновении любых неполадок целесообразно обратиться к специалистам, чтобы избежать более серьёзных проблем.

Турбина – технически сложный аппарат, который нагнетает мощность. При появлении проблем наблюдаются следующие признаки:

• увеличение расхода или большая утечка масла;
• изменение цвета дыма;
• появление шума в дизельном моторе;
• значительное увеличение объёма дыма;
• регулярные или постоянные перегревы;
• снижение показателя мощности;
• увеличение расхода топлива;
• уменьшение скорости набора оборотов;
• появление токсичного запаха;
• наличие свиста и других посторонних шумов в турбине и т.д.

Как работает турбокомпрессор дизельного двигателя

Появление любого признака является серьёзным поводом для профессиональной диагностики мотора и проведения требуемых ремонтных работ.

Перечень основных проблем турбины

На первоначальном этапе при возникновении любых проблем с устройством следует выяснить причины их формирования. С технической точки зрения, турбина – надёжное устройство, которое рассчитано на длительный период эксплуатации.

При фактической работе оно тесно взаимодействует и подвергается влиянию многих систем дизельного автомобиля или другого агрегата. Поэтому состояние турбины зависит от степени исправности других узлов, деталей и механизмов.

Устройство особенно нуждается в безупречном функционировании систем топлива, смазки, охлаждения, вентиляции и т.д. при высоких нагрузках.

Основная проблема турбины дизеля заключается в утечке и увеличении расхода масла. Если горюче-смазочный материал заканчивается, то основные рабочие поверхности начинают стираться. Аппарату достаточно проработать несколько секунд без масла, чтобы полностью выйти из строя. В таких ситуациях ремонт невозможен и возникает необходимость в замене турбины, что сопровождается внушительными материальными затратами.

Турбокомпрессор дизельного мотора

Специалисты выделяют ещё три проблемы, которые приводят к выходу из строя аппарата:

• Грязное масло. Любое смазочное вещество, которое используется в двигателе внутреннего сгорания, обладает конкретным сроком службы. При работе масло подвергается загрязнению сажей, которая образуется в результате сгорания топлива и самого ГСМ.
• Масляный фильтр не способен полностью очистить смазочное вещество. Рекомендуется менять масло каждые 10 000 км пробега, если речь идёт о дизельном автомобиле.
• Недостаточный объем масла, которое пропускается через турбину. В турбокомпрессоре, где корпус является неохлаждаемым, смазочный материал выполняет дополнительную функцию: отведение тепла от турбинных подшипников и вала со стороны выхлопного коллектора. Если проходимость масла уменьшается, то резко возрастает температура внутри корпуса. В таких ситуациях ГСМ сворачивается.

Причинами недостаточного пропускаемого объёма масла являются поломки в масляном насосе, редукционном клапане или возникновение дефектов на трубках подачи и отвода смазочного вещества. Специалисты рекомендуют использовать специальные смазочные составы, которые предназначены именно для турбин дизельного двигателя.

Попадание инородных предметов в зону всасывания. Нередко устройство выходит из строя из-за попадания пыли, насекомых и т.д. в колесо компрессора. Происходит снижение производительности. При попадании крупных предметов, например, камня, возникают более серьёзные повреждения. При этом турбина начинает издавать нехарактерные звуки и повергается разрушению.

При поломке устройства не всегда необходимо осуществлять его замену. Во многих случаях сформировавшуюся проблему можно легко решить. Для этого необходимо своевременно обратиться к специалистам и регулярно осуществлять профилактический осмотр.

Плюсы и минусы механических автомобильных турбин

Для оптимизации показателей мощности двигателя используют механические компрессоры, электрические турбины и турбо-нагнетатели, функционирующие от отработанных газов. Это самый первый вид, применяемый в автомобилестроении, он был предложен конструкторами компании «Мерседес». Компрессор подключается к двигателю: вал нагнетателя и вращающийся коленчатый механизм объединяются с помощью ременной передачи.

После запуска двигателя создающееся вращение затрагивает и компрессор, в результате последний тоже начинает функционировать – направляет воздух в цилиндры. Такой вид устройства не может обеспечить более 20 тыс. оборотов в минуту.

• простая конструкция, отличающаяся высокой надёжностью;
• если агрегат точно настроен, он не требует специфического ухода;
• отсутствует эффект турбоямы (сбой в ходе ускорения автомобиля на низких оборотах);
• работа не сопровождается чрезмерным нагреванием;
• неограниченный эксплуатационный ресурс;
• возможность самостоятельной установки.

Главным недостатком механической турбины является невозможность увеличения мощности двигателя авто выше чем на 10%, по уровню производительности эта конструкция значительно уступает электрическим и газовым нагнетателям. Решение постепенно устаревает, его всё реже используют при конвейерном производстве.

Турбо-нагнетатель – классический метод усовершенствования

Устройство использует отработанные газы, является самым распространённым и эффективным видом турбин. Главным его достоинством является высокая производительность – верхняя планка оборотов вала составляет 200 тыс. в минуту.

В глушителе происходит перемещение от двигателя отработанных газов, они поступают под давлением. Благодаря присутствию специального отвода потоки направляются на крыльчатку турбины, вызывая её раскручивание. На этом же валу присутствует ещё одна крыльчатка, она находится с другой стороны, при её раскручивании происходит нагнетание воздушных масс в цилиндры двигателя.

Так как решение продуцирует высокие показатели оборотов вала, работа устройства происходит в условиях высоких температур, выхлоп может нагреваться до 900-950°С. Экстремальные рабочие условия объясняют ограниченность эксплуатационного ресурса турбины.

После 150-200 км в таком режиме необходима её замена, ремонт потребует изрядных финансовых вложений. Для смазки подшипников вала используется моторное масло, когда турбина достигает больших оборотов, оно проникает в камеру, что вызывает увеличенный расход.

• он не объединяется с двигателем;
• показывает высокую производительность на фоне механических конкурентов;
• имеет повсеместную распространённость, нет проблем с поиском запчастей.

• небольшой эксплуатационный срок;
• усиленный расход моторного масла;
• использование сопровождается турбоямами;
• функционирование в высокотемпературном режиме.

Автомобильный турбокомпрессор в разборе

Решение предъявляет высокие требования к качеству топлива, если оно установлено на старой модели автомобиля, необходим турботаймер – он контролирует период остывания после работы. Несмотря на обилие проблем, сопровождающих эксплуатацию турбо-нагнетателя, он востребован из-за существенного увеличения мощности двигателя. Сейчас крупные автомобильные концерны, прежде всего, немецкие, заняты усовершенствованием его конструкции.

Разница между нагнетателем и компрессором

Оба решения выполняют одну функцию – способствуют всасыванию воздуха и направляют его в камеру сгорания автомобильного двигателя. Отличие заключается лишь в системах их питания.

Работа турбокомпрессора инициируется ременным приводом, благодаря ему крутящий момент передаётся турбине от двигателя. Процесс аналогичен тому, как силовой агрегат за счёт системы роликов и ремней передаёт крутящий момент электрогенератору, заряжающему аккумулятор. Турбины в виде наддува, нагнетателей функционируют на базе выхлопных газов: кислород под давлением направляется в камеру сгорания, провоцируя усиление крутящего момента двигателя.

Особенности электрической категории турбин

Перспективная разработка, только начинающая продвижение в отрасли. Её активно берут на вооружение ведущие мировые производители авто, согласно прогнозам, в течение ближайшего десятилетия электрические вариации способны завоевать весь рынок. Секретом успеха является объединение сильных сторон механических вариаций и газовых нагнетателей – это использование технологий компрессора наряду с высокой производительностью.

Принцип работы электротурбины основывается на применении мощного электродвигателя, выдающего высокие обороты – на уровне 200-300 тыс. в минуту. Это средние показатели, разработаны типы, продуцирующие до 1 млн. оборотов в минуту. Устройство внедряется в турбину, что ведёт к существенному увеличению мощности двигателя авто.

Важно, что производительность связки не будет зависима от выхлопного потока и коленчатого вала, притом встраиваемые электродвигатели обладают неиссякаемым ресурсом. Преимущества турбины:

• высокая результативность работы;
• вариативность монтажа;
• нейтрализация эффекта турбоямы;
• относительная самостоятельность в автомобильных системах.

Единственным значимым недостатком является тот факт, что работа турбины сопровождается интенсивным потреблением электричества, в большинстве случаев ресурсов штатного генератора здесь не хватает. Если не хочется уменьшить ожидаемую производительность турбины, установка маломощного электродвигателя не станет решением проблемы, выходом может послужить внедрение дополнительных генераторов.

Вне зависимости от вида для увеличения срока службы необходимо регулярно проводить диагностику турбин, важна своевременная замена воздушного фильтра и моторного масла – даже малейшие загрязнения способны подорвать работоспособность решения. Это правило особенно актуально на фоне некачественного топлива, предлагаемого в отечественном сегменте.