Автомобильные турбины: устройство, принцип функционирования и виды.

31.03.2020


Турбины используются для повышения производительности и эффективности двигателей. Разработано несколько вариантов данных механизмов, отличающихся конструктивными и функциональными особенностями.

Общие особенности

Автомобильные турбины представляют собой лопаточные машины, преобразующие энергию потока отработанных газов двигателя в механическую работу, передаваемую валу. Принцип функционирования состоит в нагнетании дополнительного количества воздуха во впускную камеру: отработанные газы раскручивают крыльчатку, она приводит компрессор, ускоряющий поток воздуха. Таким образом основные элементы конструкции представлены корпусом, турбинным и компрессорным колесами.


Принцип функционирования турбины

Изначально системы принудительной индукции рассматривали как способ повышения производительности, поэтому они использовались узко в основном в сфере автоспорта. Однако в настоящее время турбированные моторы ввиду лучшего КПД в сравнении с атмосферными получили большое распространение на повседневных автомобилях.

Ввиду этого большое количество ресурсов вроде https://restart-store.ru/ предлагает эти устройства и отдельные компоненты для них.

Классификация

По принципу функционирования системы принудительной индукции подразделяют на два типа.

  • Турбины. Приводятся потоком отработанных газов.
  • Компрессоры. Приводятся валом двигателя.

Турбины по конструкции подразделяют на 4 вида.

  • Синглскрольные.
  • Твинскрольные.
  • С изменяемой геометрией.
  • Электрические.

Устройство

Сиглскрольные турбины имеют одну крыльчатку турбинного колеса. Основные характеристики определяются ее размером: отзывчивость связана с ним обратной зависимость, производительность – прямой. Поэтому для достижения приемлемых показателей производителям приходится находить компромисс между этими характеристиками. Это традиционный тип турбин, обширно распространенный по сегодняшний день благодаря простоте конструкции и высокой производительности в предельных режимах.


Устройство системы турбонадува

Твинскрольные турбины разработаны для повышения отзывчивости и согласованности турбины с двигателем. Они оснащены двумя крыльчатками. Одна, меньшего размера, раскручивается с малых оборотов, вторая подключается на больших. Эти модификации значительно превосходят синглскрольные по отзывчивости, не уступая в производительности. Приемлемая разница в стоимости позволяет достаточно широко использовать их на серийных автомобилях.

Турбины с изменяемой геометрией – следующая стадия развития, имеющая то же назначение, что и твинскрольные. Но в этом случае используют изменение формы впускного канала турбины для контроля воздушного потока, воздействующего на турбинное колесо. Разработано несколько технологий механизмов изменения геометрии, приводов и блоков управления. Варианты с изменяемой геометрией распространены на дизельных моторах. Ограниченное использование на бензиновых двигателях определяется большой стоимостью высокотемпературных материалов для изготовления механизма изменения геометрии. К тому же различие по характеристикам с твинскрольными аналогами не столь значительно, чтобы компенсировать разницу в цене, сложность производства, настройки и эксплуатации.

Следует отметить, что существует новая разработка, сочетающая особенности двух рассмотренных типов – твинскрольная турбина с изменяемой геометрией.

Электрические турбины – высшая ступень развития, еще не используемые массово. Существуют различные варианты данной технологии, основанные на приводе турбины только электродвигателем либо комбинированием энергии электричества и отработанных газов. В целом, они позволяют минимизировать или исключить зависимость эффективность турбины от режима работы двигателя.