Как работают механический, электрический, центробежный нагнетатели воздуха

Турбо нагнетатель воздуха

Такой подход к обеспечению мотора дополнительным количеством воздуха является наиболее популярным. Применяется он и для дизелей, и для бензиновых моторов. Принцип, на котором работает подобный нагнетатель, понятен из приведенного рисунка:

По сути дела, это комбинация двух устройств – турбины, использующей энергию выхлопных газов, и компрессора. Здесь надо сразу отметить, что режим турбо, применяемый для повышения мощности дизелей, применяется гораздо чаще, чем нагнетание воздуха в бензиновых двигателях. В них повышение давления ограничено появлением детонации, и введение режима турбо требует принятия специальных защитных мер.

Использование энергии отработанных газов связано с целым комплексом проблем, в первую очередь с применяемыми материалами. Лопатки турбины должны выдерживать температуру до тысячи градусов, и при этом скорость их вращения зачастую превышает десять тысяч оборотов в минуту. Однако режим турбо, при котором в дизель поступает дополнительный воздух, облегчает его работу.

Исходя из изложенных особенностей, наилучшим образом наддув турбо будет выполняться при высоких оборотах двигателя, когда турбина сильно раскручена. Другой особенностью такого режима является так называемое запаздывание. В момент резкого нажатия педали, пока сработает наддув в режиме турбо, проходит некоторое время, что и вызывает провал в характеристике.

Чтобы его обойти, применяются специальные технические решения. Одним из возможных вариантов будет применение двух нагнетателей турбо, один из которых работает на малых оборотах, а другой на высоких. Каждый из автопроизводителей по-своему решает эту задачу – кто-то использует мощный нагнетатель, обеспечивающий излишний приток воздуха на всех режимах, и при необходимости сбрасывает его излишки, кто-то применяет несколько маленьких нагнетателей вместо одного большого, кто-то реализует различные комбинации двух первых вариантов.

Статья в тему: Mitsubishi Outlander 2.2 DI-DC Diamond, обзор Джереми Кларксона

Если говорить о режиме турбо для бензиновых двигателей, то стоит отметить, что он максимально эффективен на впрысковых двигателях. Карбюраторный мотор может работать в режиме турбо, но ему необходима определенная доработка – установка жиклеров большего сечения, изменение уровня поплавковой камеры и ряд других мер. Тогда как для инжекторного двигателя все сведется к использованию новой прошивки.

Тем не менее, режим турбо зачастую реализуют и на старых машинах, в том числе и семейства ВАЗ, правда, в этом случае чаще всего применяют электрический наддув.

Турбонагнетатель своими руками

Перед установкой турбокомпрессора на свой автомобиль необходимо определиться с мощностью, которую желаете получить от двигателя.

Многих владельцев машин волнует, как сделать турбокомпрессор своими руками и возможно ли это? Для новичка данная процедура будет затруднительной, ведь процесс требует знаний некоторых нюансов.

Возможно, понадобится доработка в механизмах автомобиля перед установкой турбокомпрессора. Ошибки в монтаже повлекут к неисправностям оборудования, что приведет к новым затратам. Поэтому совершать тюнинг самостоятельно нужно аккуратно, придерживаясь следующих правил:

1. Проверьте перед установкой состояние всех важных систем автомобиля. Замените воздушные, масляные фильтры. Смените масло и проверьте исправность патрубков маслопровода. Главное, чтобы в процессе работы турбины туда не попадали частицы грязи и пыли.
2. Проведите диагностику катализатора на наличие неисправностей.
3. Проверьте корпус воздушного фильтра. Он должен быть герметичным.
4. Воздушные патрубки и систему вентиляции картера промойте бензином.
5. Очистите от грязи все каналы подающие воздух, иначе загрязненность повлияет на работу нагнетателя.
6. Заправьте турбину маслом. От его качества зависят работоспособность наддува.
7. Для лучшего рассредоточения его в турбине воспользуйтесь ручным насосом. Повторите манипуляцию неоднократно. После чего масло полностью сливается из агрегата.
8. Установите турбокомпрессор и надежно закрепите его.
9. Для удобства установки демонтируйте теплоэкран, генератор и выпускной коллектор. Спустите с системы жидкость для охлаждения.
10. Слейте все масло. В двигателе высверлите отверстие, установите в него с помощью герметика фитинг. После чего снимите датчик, определяющий температуру масла.
11. Установите адаптер для подачи масла в турбину.
12. Верните назад все детали. Турбину с фитингом соедините шлангом, установите перепускной клапан.
13. Под конец вмонтируйте интеркуллер и выпускной пайпинг.

Интересует внедорожный тюнинг? Полезная информация . Какие аксессуары для тюнинга необходимы? Читайте в этой статье .

Конструктивные и функциональные отличия

Принципиальные отличия рассмотренных электрических систем принудительной индукции объединены исследователями Висконсинского университета в Мадисоне в графическом и табличном виде. На рисунке, размещенном ниже, представлены схемы их устройства (a — EAT, b — EC, c — EST, d — TEDC вверх по потоку, e — TEDC вниз по потоку).

Таблица отражает основные положения устройства. К ним относятся источник энергии, привод компрессора, мощность электрических компонентов. К тому же важны такие качества, как габариты и температурный эффект.

Таким образом, к электротурбинам относятся технологии EAT и EST. EC, как было отмечено — отдельный механизм, TEDC — оснащенная им обычная система турбонаддува.

Важные моменты работы с турбированным двигателем

• чтобы турбированный двигатель служил долго, его перед каждой поездкой следует тщательно прогревать на низких оборотах как минимум в течение 2 минут;
• масло, заливаемое в турбокомпрессор, должно быть качественным. Да, оно стоит дорого, однако экономия в этом случае ни к чему хорошему не приведёт;
• необходимо регулярно контролировать состояние как воздушных, так и масляных фильтров автомобиля, так как даже незначительное загрязнение этих элементов может нанести двигателю непоправимый ущерб;
• следует помнить, что турбированный двигатель нуждается в обкатке. Его нельзя подвергать серьёзным нагрузкам до тех пор, пока он не пройдёт как минимум 2 тыс. километров. Всё это время давление в компрессоре не должно превышать отметку в 0.6 бар;
• мотор с компрессором не стоит глушить сразу. Лучше дать ему возможность поработать на холостых оборотах как минимум одну минуту. Это остудит турбину;

Несмотря на ряд минусов, после установки турбокомпрессора водителя ждут перемены к лучшему. У мотора не только увеличится мощность, но и серьёзно снизится «прожорливость», так как в турбированной машине около 30% несгоревшего бензина не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно

Так что при соблюдении вышеперечисленных мер предосторожности водитель не только сможет ездить быстрее, но ещё и неплохо сэкономит

Установка турбины своими руками – это один из самых эффективных способов улучшить динамические и скоростные показатели вашего автомобиля. Благодаря установке турбокомпрессора (турбонаддува) вы сможете увеличить мощность своего транспортного средства, что будет чувствоваться практически сразу. Не существует таких водителей, которые не хотели бы хоть немного улучшить характеристики своего железного товарища.

Подобные желания и заставляют автомобилистов проводить установку нагнетателя на машину. Своими руками или нет – это зависит от вашего финансового положения и наличия свободного времени. Данная процедура не из дешевых, поэтому единственное, на чем вы сможете сэкономить, не подвергнув свое здоровье риску из-за покупки дешевых деталей, это услуги автомехаников. О том, как провести установку турбокомпрессора на ВАЗ, Шевроле или любой другой автомобиль, пойдет речь в нашей статье.

Исходя из вышеуказанного, вы, наверное, уже успели догадаться, что турбонаддув или турбина – это неплохой способ увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, не увеличивая при этом его «аппетит». Теперь давайте разберемся с устройством турбины.

Так выглядит конструкция турбины автомобиля

Хотелось бы отметить, что используя турбину, вы окажете пользу для окружающей среды. Эта польза состоит в том, что работа механизма основывается на использовании выхлопных газов, из которых турбина потребляет энергию.

Попадая на крыльчатку турбины, отработанные газы заставляют ее раскручиваться. Это и приводит в движение располагающиеся на том же валу лопасти компрессора.

К преимуществам турбокомпрессора стоит отнести:

• возможность увеличения мощности двигателя от 25 до 40 процентов;
• оказание пользы для окружающей среды;
• установить агрегат можно практически на любой автомобиль;
• выполнять данную операцию можно без помощи специалистов.

Благодаря вращательным движениям лопастей в цилиндрах двигателя начинает нагнетаться воздух. Это и обогащает топливную смесь под искусственным наддувом. В результате сгорания обогащенного топлива мощность двигателя увеличивается.

Единственным минусом данной системы, кроме ее стоимости, является сильное нагревание, что происходит в результате сгорания большого количества топлива и нагнетаемого кислорода. Результатом такого перегрева может стать и взрыв турбины, но разработчики сумели решить данную проблему. Все оказалось довольно просто – установка интеркуллера на турбокомпрессор, который играет роль обычного радиатора.

Подготовка к установке турбины

Желательно изначально продумать все этапы данной операции, поскольку для этого требуется особая подготовка. Если вы не являетесь новичком, то установка турбокомпрессора в домашних условиях не станет для вас очень сложной процедурой. В противном случае, готовьтесь к трудностям, которые обязательно возникнут.

Перед тем, как приступить к установке нагнетателя, нужно очистить поверхность двигателя от скопившейся пыли и грязи. Позаботьтесь о том, чтобы частицы пыли не попали в трубопроводы турбины для подачи масла. Помимо этого, многие специалисты рекомендуют провести замену масла и фильтрующих элементов (воздушный и масляный).

Конструкция

Приведенные выше типы электротурбин имеют различное устройство. Это заключается в разных схемах расположения компонентов, в отличиях их технических параметров и т. д.

EC представляет собой приводимый электромотором компрессор. Это упомянутый выше электронагнетатель. Электропривод обеспечивает наибольшую гибкость контроля и возможность эксплуатации компрессора в оптимальной рабочей точке. Однако для этого требуются мощные электрические компоненты.

В EAT высокоскоростной электромотор установлен между турбиной и компрессором, обычно на валу. Ввиду того, что он не является основным источником энергии, используются электрические компоненты малой мощности. Это обуславливает невысокую стоимость. К тому же такие турбокомпрессоры имеют способность самоопределения положения ротора и характеризуются хорошими генерирующими и моторными возможностями. Основной проблемой является высокотемпературное воздействие на электромотор, особенно если он установлен внутри корпуса.

Существуют различные методы ее решения. Например, BMW установила сцепления для обеспечения возможности подключения и отключения электродвигателя от вала. Благодаря этому мотор можно разместить за пределами турбины. G+L inotec использовала двигатель с постоянными магнитами с большим воздушным зазором, который также может находиться снаружи. Внутренний диаметр статора равен внешнему диаметру компрессора, а внешний диаметр ротора – выходному диаметру вала. Воздушный зазор может выполнять роль впускного воздушного канала. Это обеспечивает преимущества с точки зрения охлаждения, инерции и термического эффекта. Кроме того, по термоустойчивости и терморегулированию индукционные электромоторы, с переменным магнитным сопротивлением, универсальные коллекторные более предпочтительны в сравнении с двигателем с поверхностными постоянными магнитами.

В EST турбина и компрессор не соединены валом, и каждый из них оснащен электродвигателем. Это обеспечивает возможность работы компрессорного и турбинного колес с различными скоростями. Данная конструкция имеет преимущества, аналогичные ET, но, в отличие от нее, способна генерировать энергию. Кроме того, она отличается меньшим температурным эффектом ввиду разделения компрессора и турбины, а также отсутствием дополнительной инерции от турбины и ее вала. Разделение турбины и компрессора выгодно с точки зрения компоновки, так как позволяет оптимизировать путь воздушного потока. Однако такая технология также требует мощных электромотора, генератора и инверторов для удовлетворения соотношения крутящий момент/инерция, что сказывается на стоимости.

TEDC представляет собой механическую турбину с дополнительным компрессором, приводимым электромотором. По расположению компрессора относительно турбины данные системы классифицируют на варианты выше и ниже по потоку (над и под турбиной соответственно). В целом они характеризуются значительно лучшей отзывчивостью при переходных процессах на «низах» ввиду независимости электродвигателя от инерции турбины и вала. Причем TEDC в нисходящем потоке в данном отношении превосходят варианты в восходящем ввиду того, что последние отличаются большим объемом для поддержания давления. Еще одно достоинство электротурбин данного типа состоит в минимальных отличиях от механических.

Минусы электрического варианта

Многие мои читатели думают — что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.

Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.

Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.

А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.

Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.

Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.

Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.

А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.

Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.

Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.

Обсуждаем электро турбину !

Кто что думает по этому поводу ? Реально ли за счет нее добится хотябы +10 л.с ? Механика понятна: при полностью откр др.заслонке включается вентилятор и создает доп.приток воздуха – лучше сгорает бенз и т.д В обычном режиме вентилятор вращается засчет засоса воздуха поршнями

фото с сайта скопировать не смог поэтому выложил ссылку.

описание с сайта: Это электрический нагнетатель предназначен для энтузиастов, для дополнительного питания, но не готовы покупать дорогие турбо комплект и комплект нагнетателем, который может аннулировать гарантию своих автомобилей, стоимостью свыше $ 5000 и требует дополнительного обслуживания. Вам не придется беспокоиться о таких вещах с нашей электросети. Это может потребовать небольшой модификации для установки зарядного устройства на линии забора воздуха, но оно всегда может быть отменено. Он может быть установлен на большинство людей с основными инструментами и не до автомобильной знаний.

Особенности игры: • Работает на любых двигателях • Добавляет больше власти над всеми существующими модификации • Он обеспечивает и увеличение 1PSI на потребление • до 15 лошадиных сил больше, гарантированных • Разработать 5% HP усиления througout диапазон оборотов • Безопасность привлекает более 833 Вт от аккумулятора вэнь активируется при полностью открытой дроссельной заслонке

Есть еще вот такая штука – http://www.aliexpress.com/product-fm. olesalers.html но по моему она точно ни чего не даст,ну мож 1 л.с

Навеяно недавней записью про вентилятор вентиляции салона которым тут кто-то догадался сделать наддув мотора. Давайте раз и навсегда покончим с этой ересью.

НЕ МОГУТ ВЕНТИЛЯТОРЫ СОЗДАВАТЬ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ! Это не их предназначение. Врослые мужики блин, а в сказки верите. ЗАбудьте про ветродуйки от печек, фенов, листодувов и прочее барахло — они не создают наддув.

Давление создают ТОЛЬКО КОМПРЕССОРЫ! Такова их конструкция — сжимать воздух. Объём зависит уже от размера компрессора.

Теперь к делу. Электро наддув — вещь реальная. Но условие одно — чтобы именно компрессор создавал давление, приводимый в действие электро мотором. Но это всё связано с огромным потреблением тока.

Вот пример грамотного и правильного электро нагнетателя

Кит построен на полноценном центробежном компрессоре. Мотор бесколлекторный. К слову, поверьте мне — только бесколлекторный мотор может создать достаточный крутящий момент и обороты чтобы вращать компрессор. Он требует специального контроллера скорости вращения, мотор 3х фазный.

Обороты компрессора в зависимости от положения дросселя. Там сигнал 0-5В. Зависимость к скорости вращения. 0в — нет вращения крыльчатки. 5в — полная скорость вращения крыльчатки. Рост по экспоненте, не линейный.

В силу огромного электро потребления надуть хоть какой-то избыток можно только в очень малолитражном моторе. от 0.7л до 1.5л. Чем больше объём тем меньше буст. На 1.5л предел наддува на подобном ките будет не более 0.2-0.3 избытка. На 0.7л можно рассчитывать на 0.4-0.5Интеркулер для такого сетапа не требуется, будет достаточно холодного впуска.

У меня кей-кар, тойота ярис 1л. мощности в нём мало, турбо и компрессоры ставить туда не хочется, это не стоит того. Поэтому были идеи чисто из исследовательского интереса запихнуть электро наддув, настоящий, на турбо компрессоре с приводом от бесколлекторника. Я даже уже всё посчитал (спасибо авиамодельному хобби), но выводы неутешительные. Генератор нужен 90-100А. Аккумулятор тоже ёмкий и с огромными токами отдачи. Все элементы системы — не могут работать продолжительное время на максимальной мощности — нагрев достигает значительных величин. Греется мотор и его регулятор скорости.

Кстати контроллер можно настроить чтобы включение выключение было по требованию, БК-моторы раскручиваются моментально о турбо лаге можно не думать.

Так что если у кого малолитражный карманный мотор до 1.5л — у вас есть реальный шанс установить работающий электро наддув на сток машину. Но с нынешним курсом $ это будет очень и очень дорого. Отдача заметна, но JZ-ом мотор не станет)

Кстати идея уже опробована многими энтузиастами

«Ауди» демонстрирует свою Е-Турбо

Компания «Ауди» продемонстрировала недавно свои новейшие разработки в мире электрической турбины на своем автомобиле Clubsport TT Turbo Concept, т.е. на полноприводном автомобиле, который выдает 600 л. с. и 648 Нм максимально крутящего момента, и все это благодаря паре турбонагнетателей стоящих на его 2,5-литровом пятицилиндровом двигателе. Одна из турбин, а именно традиционного типа, управляется выхлопными газами, а вторая является уже электрическим агрегатом.

Компания «Ауди» создала данный концепткар для того, чтобы показать возможности работы этих электрических турбонагнетателей, сказав и показав всему автомиру, что такая технология почти что готова к запуску на всех серийных автомобилях. В багажнике в автоомобиле размещена вторая 48-вольтная электрическая система, которая как-раз и питает этот электрический компрессор, увеличивая тем самым давление самого двигателя по запросу электрических датчиков, и это вместо долгого ожидания того самого момента, когда до простой обычной турбины дойдет волна выхлопных газов и раскрутит лопасти самой турбины. Все эти технологии безусловно улучшают само поведение автомобиля, который может теперь достигнуть скорости в 100 км/ч всего за 3,6 секунды.

“Компрессор с электрическим приводом обеспечивает значительные преимущества,”- сказал Брэд Штретц, сотрудник подразделения «Audi» в США. “Он набирает обороты до максимальных значений очень быстро и без каких-либо ощутимых задержек, и все это начинается еще до начала работы стандартного турбонагнетателя и при слишком маленьком давлении выхлопных газов”- продолжил Брэд Штретц.

“Такой принцип работы нагнетателя делает возможным установку обычного турбонагнетателя для конкретного создания высокого заряда давления и, следовательно, для достаточно высокой мощности двигателя,– ну а модель Е-турбо гарантирует быстроту отклика и мощные спринты с самых низких оборотов двигателя на всем своем диапазоне”, — еще добавил Брэд Штретц.

Это не первый уже раз компания «Ауди» показывает свой опыт в экспериментах с электрическими турбинами. В прошлом году этот Немецкий автопроизводитель добавил авто-модели E-Turbo свой твинтурбовый 3.0-литровый дизельный двигатель V6 и поставил тем самым все это под капот модели RS5. В результате этого получилось достаточно стремительное и быстрое авто-купе, которые могло достигнуть скорости в 100 км/ч примерно за 4 секунды, и это при расходе топлива каких-то 5 л / на 100 км. Все это сделало автомобиль намного быстрее, чем ее обычный собрат модель RS5 и, он стал более чем в два раза экономичнее по своему расходу топлива.

Что ещё входит в систему турбонаддува

Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.

Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.

Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).

Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.

Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.

Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.

Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.

Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.

Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.

Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.

Какие двигатели проще турбировать

Даже если вы планируете усовершенствовать автомобиль «классической» серии, лучше не полениться и купить 16-клапанный приоровский мотор. Благо сейчас нет необходимости оформлять установку нового двигателя через ГИБДД, так как этот элемент является запасной частью. Преимущество установки 16-клапанного мотора в том, что его намного проще ремонтировать, тюнинг осуществляется тоже без сложностей. Но самое главное — это то, что у него изначально очень большая мощность, намного выше, нежели на любом другом автомобиле «Лада».

Да и лезть в конструкцию двигателя, проводить корректировку зазоров в клапанном механизме, регулировать УОЗ вам больше не нужно

Обратите внимание, что карбюраторные двигатели нельзя турбировать, кто бы что ни говорил. Суть работы турбины заключается в том, что ею нагнетается давление во впускной коллектор и создается напор воздуха, который поступает в камеры сгорания с топливом. Если поставить турбину на карбюраторный двигатель, то он просто перестанет работать

Могут подойти восьмиклапанные инжекторные моторы, но у них намного меньше мощность, а если вы дорожите каждой лошадиной силой, то это существенный минус

Если поставить турбину на карбюраторный двигатель, то он просто перестанет работать. Могут подойти восьмиклапанные инжекторные моторы, но у них намного меньше мощность, а если вы дорожите каждой лошадиной силой, то это существенный минус.