Что такое турбо бензиновый двигатель

Что такое турбо бензиновый двигатель

Проблемы бензинового двигателя с высоким наддувом: турбо лаг. Часть 2

Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторе
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

Введение. Понижение размерности (рабочего объёма) и одновременный наддув бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) для сохранения или улучшения ездовых качеств легкового автомобиля является популярным направлением развития мирового автостроения, направленным на значительное (до 20–30%) снижение расхода топлива и выбросов СО2. Практическая реализация этой концепции требует решения ряда проблем, наиболее трудной из которых является ухудшение ездовых качеств автомобиля из-за турбо лага.

Методология и методы. Обзор причин и мероприятий, позволяющих минимизировать турбо лаг при понижении размерности ДВС, базируется на сравнительном анализе результатов экспериментальных и расчётных исследований турбо лага, приведённых в зарубежных и отечественных публикациях за последние несколько лет.

Результаты и научная новизна. Впервые обобщены и систематизированы основные причины возникновения турбо лага в бензиновом двигателе при понижении его размерности, а также факторы, позволяющие его устранить или уменьшить. Лучшей комбинацией технологий ДВС, позволяющей уменьшить турбо лаг, остаются непосредственный впрыск бензина и регулируемый клапанный привод. Обе технологии повышают наполнение благодаря охлаждению заряда, первая – за счёт испарения топлива в цилиндре, вторая – вследствие продувки камеры сгорания. Оценена эффективность новых технологий ДВС: разделения периода выпуска, рекомпрессии, переохлаждения наддувочного воздуха. Для экстремального понижения размерности рекомендован комбинированный турбонаддув с механическим или электрическим нагнетателем. Последний совместим с электрификацией силового привода и позволяет ДВС работать практически без турбо лага, с пониженными на 25–33% расходом топлива и выбросами СО2.

Практическая значимость заключается в возможности использования результатов работы при выборе схемы и конструктивных решений для перспективного бензинового двигателя пониженной размерности.

Ключевые слова

Об авторе

инженер, заведующий научно-исследовательским отделом ДВС с искровым зажиганием центра «Энергоустановки»

г. Москва 125438

Список литературы

1. Сонкин В.И. Проблемы бензинового двигателя с высоким наддувом: турбо лаг. Часть 1 // Труды НАМИ. – 2019. – № 4 (279). – С. 70–81.

2. Catalog der “Automibil Revue”. – Berne, 2018. 698 p.

3. Sherman D. BorgWarner’s dual-volute turbocharger enables first-ever 4-cylinder power for GM fullsize pickups // Information SAE 2018-09-10. – Р. 1–4.

4. Park S., Matsumoto T., Oda N. Numerical Analysis of Turbocharger Response Delay Mechanism // SAE Technical Paper. – 2010. – № 2010-01-1226. – Р. 1–12.

5. Кутенёв В.Ф., Сонкин В.И. Бензиновые двигатели: тенденции развития // Труды НАМИ. – 2017. – № 1 (268). – С. 6–21.

6. Ito N., Ohta T., Kono R., Arikawa S., Matsumoto T. Development of a 4-Cylinder Gasoline Engine with a Variable Flow Turbo-charger // SAE Technical Paper. 2007. – № 2007-01-0263. – Р. 1–12.

7. Ханин Н.С., Озимов П.Л. Исследование способов количественного регулирования турбин автомобильных турбокомпрессоров // Труды НАМИ. – 1971. Вып. 127. – С. 3–23.

8. Wurms R., Jung M., Adam S., Dengler S., Heiduk T., Eiser A. Innovative Technologies in Current and Future TFSI Engines from Audi / 20th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology. – 2011.

9. Bassett M., Hall J., Cains T., Underwood M., Wall R., Richards B. Dynamic Downsizing Gasoline Demonstrator // SAE Int. J. Engines. – 10(3):2017. – Р. 1–9. – DOI:10.4271/2017-01-0646.

10. Amann M., Ouwenga D. Engine Parameter Optimization for Improved Engine and Drive Cycle Efficiency for Boosted, GDI Engines with Different Boosting System Architecture // SAE Technical Paper. 2014. – № 2014-01-1204. – Р. 1–10.

11. McBroom S., Smithson R.A., Urista R., Chadwell C. Effects of Variable Speed Supercharging Using a Continuously Variable Planetary on Fuel Economy and Low Speed Torque // SAE Technical Paper. – 2012. № 2012-01-1737. – Р. 1717–1728.

12. Wade R., Murphy S., Cross P., Hansen C. A Variable Displacement Supercharger Performance Evaluation // SAE Technical Paper. – 2017. – № 2017-01-0640. Р. 1–12.

13. Аболтин Э.В., Ванин В.К. Современные направления развития систем наддува автомобильных двигателей // Труды НАМИ. – 2013. – Вып. 253. – C. 70–84.

14. Lumsden G., Nijeweme D.O., Fraser N., Blaxill H. Development of a Turbocharged Direct Injection Downsizing Demonstrator Engine // SAE Technical Paper. 2009. – № 2009-01-1503. – Р. 1–13.

15. Fraser N., Blaxill H., Lumsden G., Bassett M. Challenges for Increased Efficiency through Gasoline Engine Downsizing // SAE Technical Paper. – 2009. – № 200901-1053. – P. 1–18.

Читать еще:  Большой расход топлива газель 402 двигатель

16. Millo F., Mallamo F. The Potential of Dual Stage Turbocharging and Miller Cycle for HD Diesel Engines // SAE Technical Paper. – 2005. – № 2005-01-0221. Р. 1–12.

17. Wetzel P.W., Trudeau J.P. New Supercharger for Downsized Engines // MTZ. – 2013. – № 02. – Vol. 74. Р. 12–16.

18. Linsel J., Wanner S. Two-stage Supercharging with a Scroll-type Supercharger and an Exhaust Gas Turbocharger // MTZ. – 2015. – № 11. – Vol. 76. – Р. 18–23.

19. Turner J.W.G., Popplewell A., Patel R., Johnson T.R., Darnton N.J., Richardson S., Bredda S.W., Tudor R.J., Bithell C.I., Jackson R., Remmert S.M., Cracknell R.F., Fernandes J.X., Lewis A.G.J., Akehurst S., Brace C.J., Copeland C., Martinez-Botas R., Romagnoli A., Burluka A.A. Ultra Boost for Economy: Extending the Limits of Extreme Engine Downsizing // SAE Technical Paper. – 2014. – № 2014-01-1185. – P. 387–417.

20. Turner J., Popplewell A., Marshall D., Johnson T., Barker L., King J., Martin J., Lewis A.G.J., Akehurst S., Brace C.J., Copeland C.D. SuperGen on Ultraboost: Variable-Speed Centrifugal Supercharging as an Enabling Technology for Extreme Engine Downsizing // SAE Technical Paper. – 2015. – № 2015-01-1282. – Р. 1602–1615.

21. Boretti A. Super-Turbocharging the Gasoline Engine // SAE Technical Paper. – 2018. – № 2018-280007. – Р. 1–9.

22. Gödeke H., Prevedel K. Hybrid Turbocharger with Innovative Electric Motor // MTZ. – 2014. – Vol. 75. № 03. – Р. 26–31.

23. King J., Fraser A., Morris G., Durrieu D. Electrification of a Downsized Boosted Gasoline Engine // MTZ. – 2012. – Vol. 73. – № 07. – Р. 12–18.

24. Bassett M., Vogler C., Hall J., Taylor J., Cooper A., Reader S., Gray K., Wall R. Analysis of the Hardware Requirements for a Heavily Downsized Gasoline Engine Capable of Whole Map Lambda 1 Operation // SAE Technical Paper. – 2018. – № 2018-01-0975. – Р. 1–10.

25. Birch S. Audi claims first production e-boosting on 2017 SQ7 // Article Automotive Engineering, 06-Mar2016.

26. Fleiss M., Almkvist G., Burenius R., Björkholtz J. The Pneumatic Turbocharger Support System PowerPulse // MTZ. – 2016. – Vol. 76. – № 06. – Р. 10–15.

27. Азаров В.К., Кутенёв В.Ф., Сонкин В.И. Существует ли альтернатива дорогому электромобилю по выбросу вредных веществ и парниковых газов? // Журнал автомобильных инженеров. – 2013. – № 5 (82). – С. 10–14.

28. Cieslar D., Collings N., Dickinson P., Glover K., Darlington A. A Novel System for Reducing TurboLag by Injection of Compressed Gas into the Exhaust Manifold // SAE Technical Paper. – 2013. – № 2013-011310. – Р. 1–8.

Для цитирования:

Сонкин В.И. Проблемы бензинового двигателя с высоким наддувом: турбо лаг. Часть 2. Труды НАМИ. 2020;(1):67-77.

Турбированный бензиновый двигатель

История изобретения турбированного бензинового двигателя

Возможность увеличения мощности, не увеличивая бесконечно рабочий объем, интересовала инженеров с момента появления двигателя внутреннего сгорания. Решение, казалось бы, лежало на поверхности: необходимо сделать «дыхание» двигателя более эффективным, т.е. добиться лучшей сгораемости топливовоздушной смеси. Это может обеспечить дополнительная подача воздуха, а значит, он должен поступать в цилиндры не вследствие разряжения, а принудительно, под давлением. Дополнительный объем воздуха даст более полное сгорание топлива, соответственно, увеличится и мощность, получаемая в результате «мини-взрыва» смеси в цилиндре.

Однако развитие и внедрение турботехнологий происходило достаточно медленно. Изначально турбокомпрессоры использовались для крупных корабельных и авиационных силовых установок, а первыми автомобилями с турбированными двигателями закономерно стали грузовики.

Завод Swiss Machine Works Sauer начал выпускать для них такие установки с 1938 года. В начале 60-х годов на американском рынке появились и первые легковые автомобили, оснащенные турбинами. Это были Oldmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza. Однако, эти модели не отличались ни надежностью, ни выносливостью.

Популярными турбокомпрессоры стали в 70-е годы XX столетия, когда их начали массово устанавливать на спортивные автомобили. Тем не менее, широкого распространения в «гражданской» автомобильной промышленности они не получили — этому препятствовал слишком большой расход топлива, отличавший турбированные бензиновые двигатели тех времен. На фоне нефтяного кризиса 70-х годов этот параметр оказывался важнее всех прочих.

Читать еще:  Характеристики двигателя ниссан ванет

Устройство и принцип работы турбированного бензинового двигателя

Принцип работы турбированной бензиновой силовой установки заключается в использовании специального компрессора, нагнетающего в цилиндры двигателя дополнительный воздух.

Благодаря улучшению наполнения цилиндров топливовоздушной смесью, повышается среднее эффективное давление цикла и возрастает мощность мотора. Приводом турбонаддува служит отработанный газ, энергия которого используется для полезной работы.

Современный турбокомпрессор включает в себя: — корпус подшипников; — турбинное колесо; — перепускной клапан; — корпус турбины; — масляные каналы; — вал ротора; — подшипник скольжения; — компрессорное колесо; — корпус компрессора; — пневмопривод перепускного клапана.

В корпусе подшипников расположен ротор: вал с жестко закрепленными турбинным и компрессорным колесами, имеющими лопасти. Вращается ротор на подшипниках скольжения. Их смазку и охлаждение осуществляет моторное масло из системы смазки двигателя. Для дополнительного охлаждения корпуса подшипников могут использоваться каналы с охлаждающей жидкостью.

Корпус турбины, как и корпус всего компрессора, выполнен в форме улитки. Турбинный патрубок — соединяется с выпускным трубопроводом, а компрессорный – с впускным.

Отработанные газы поступают в турбину и раскручивают ротор турбокомпрессора, отдавая свою энергию. Затем через приемную трубу они поступают в глушитель. Колесо компрессора и лопаточное колесо турбины располагаются на одном валу. Получая вращение от турбины, колесо компрессора засасывает воздух из воздушного фильтра и, нагнетая его, подает в двигатель. При этом, компрессор, в зависимости от степени наддува, способен повышать давление воздуха на 30%-80%. С помощью турбонаддува, один и тот же объем двигателя может принять рабочую смесь в большем количестве. Поэтому при ее сгорании мощность увеличивается на 20%-50%! Использование энергии выхлопных газов позволяет значительно повысить КПД мотора.

Достоинства и недостатки турбированного бензинового двигателя

Основным преимуществом турбированного бензинового двигателя является его сравнительная мощность. Имеется в виду, что, при одинаковом объеме, турбированный двигатель выдает мощности на 40% больше, чем «атмосферный». Несомненным достоинством такого типа силовых установок считается и пониженный выброс в атмосферу вредных веществ.

Однако, турбированные бензиновые двигатели имеют и ряд недостатков. Чтобы уменьшить возникающую при их работе детонацию, пришлось понизить степень сжатия в цилиндрах моторов. Также возросли требования к качеству топлива — для этого типа силовых установок подходят только высокооктановые марки.

В конструкцию пришлось добавить интеркулер – промежуточный охладитель нагнетаемого воздуха, чтобы после нагрева в турбине его плотность не снижалась. Высокая температура, возникающая в ходе рабочего цикла, диктует строгий выбор материалов изготовления деталей выпускной системы, корпусных элементов компрессора и лопаток турбины. Но все эти проблемы не мешают турбированным бензиновым двигателям приобретать в последнее время все большую популярность среди автолюбителей всего мира.

Присадка в моторное масло Bardahl Turbo Protect, антиизносная, для бензиновых и дизельных двигателей, бутылка 325мл, арт. 3216B

Товар с удаленного склада. Предоставляем скидку 20% за ожидание. Данная скидка не суммируется со скидками по другим акциям, в том числе со скидкой по карте Программы лояльности.

Все товары BARDAHL

Никаких подделок! В Гиперавто принята нулевая терпимость к контрафакту. Мы являемся официальной точкой продаж автомобильных присадок BARDAHL и получаем продукцию напрямую от производителя. Возможность столкнуться с подделками при покупке в Гиперавто исключена.

Несколько фактов о Гиперавто:

✔ №3 по размеру в России;
✔ №1 в Дальневосточном регионе;
✔ 15 городов присутствия;
✔ Более 15 000 человек посещают магазины ежедневно;
✔ Более 500 000 постоянных клиентов;
✔ Более 300 000 ежемесячная аудитория сайта Гиперавто.

Несколько фактов о Гиперавто:

✔ №3 по размеру в России;
✔ №1 в Дальневосточном регионе;
✔ 15 городов присутствия;
✔ Более 15 000 человек посещают магазины ежедневно;
✔ Более 500 000 постоянных клиентов;
✔ Более 300 000 ежемесячная аудитория сайта Гиперавто.

Присадка в моторное масло Bardahl

Bardahl Turbo Protect на основе технологии Polar Plus — Fullerene C60 единственный в мире продукт, созданный специально для решения проблем моторов, оснащенных турбиной. Улучшает характеристики масла, а комплекс специальных компонентов, входящих в его состав, борется с окислением при высоких температурах в предельных режимах работы турбины, обеспечивая оптимальную смазку, предотвращая горение масла и сохраняя его структуру. Обладает уникальными моющими свойствами, позволяющими содержать детали двигателя и турбины в идеальном состоянии, а высокопрочная пленка защищает от чрезмерного износа, в несколько раз снижает трение и обеспечивает постоянную смазку трущихся поверхностей.

Регулярное применение Bardahl Turbo Protect уменьшает износ всех частей двигателя и турбины и значительно продлевает срок их службы, существенно сокращая расходы на ремонт или замену. Совместимо со всеми видами турбо двигателей, катализаторами и фильтрами. При эксплуатации автомобиля в условиях спортивных соревнований добавить 2 флакона присадки. Комплексный подход к решению данной задачи позволил совместить в одном продукте ряд уникальных свойств и показывает одинаково непревзойденные результаты как на легковом автомобиле, оснащенным бензиновым или дизельным двигателем, так и в коммерческом транспорте, где ресурс агрегатов играет немаловажную роль. Рекомендовано к использованию на турбо-моторах, прошедших обкатку.

Читать еще:  Двигатель detroit s60 характеристики

Особенности

  • Смазывает и защищает турбину и двигатель в момент холодного запуска и в условиях пониженного уровня масла.
  • Утолщает пленку масла при высокой температуре без изменения вязкости и качества масла.
  • Предотвращает заклинивание оси и подшипников турбокомпрессора, залипание поршневых колец и клапанов.
  • Позволяет избежать преждевременного окисления масла при высокой температуре.
  • Очищает отложения и предотвращает их образование и налипание.
  • Увеличивает производительность двигателя, снижает эксплуатационные затраты.
  • Подходит для всех видов бензиновых, дизельных и работающих на сжиженном газе двигателях (LPG).
  • Смешивается с синтетическими, полусинтетическими и минеральными маслами.
  • Не забивает масляный фильтр, не вредит каталитическим нейтрализаторам выхлопных газов и противосажевым фильтрам.
  • Работоспособен в течении 15000 км.

Способ применения

Содержимое флакона добавить в моторное масло. Один флакон 375 мл. рассчитан на объем масла, не превышающий 6 л.

Производитель оставляет за собой право без уведомления менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

В случае, если в описании товара прямо не указано обратное, гарантийный срок на такой товар не установлен.

0 800 500 205

Інформаційна лінія АІС

  • Підприємства АІС
  • Модельний ряд
  • Сервіс
  • Послуги СТО
  • Тех. обслуговування
  • Гарантія
  • Асистанс
  • Ваша думка про нас
  • Новини
  • Кредит
  • Лізинг
  • Страхування
  • Трейд-ін
  • Асистанс
  • Встановлення ГБО
  • Сервісне обслуговування ГБО
  • Про компанію История
  • Ценности и цели компании
  • Социальные проекты
  • Награды —>
  • Пошук персонала Контакты —>
  • Дилерам Команда ЛСА ХАДИ АИС —>

Новости

08 августа 2016

Бензиновый двигатель Turbo PureTech – двигатель года 2016

Второй год подряд бензиновому двигателю Turbo PureTech присуждается приз «Двигатель года» в своей категории.

1 июня в рамках проведения 18-го международного конкурса «Двигатель года» в Штутгарте жюри, в состав которого входят журналисты из разных стран, присудило приз 2016 года в категории «Двигатели 1,0 л – 1,4 л» бензиновому двигателю Turbo PureTech 1,2 л, разработанному Группой PSA. Этот приз второй раз отмечает успех двигателя, выпускаемого промышленным предприятием Франсез де Меканик в Дуврене (департамент Па-де-Кале).

Расширение линейки бензиновых двигателей нового поколения Группы PSA

Ввиду коммерческого успеха этого семейства бензиновых двигателей, Группа PSA увеличит свои производственные мощности. С 2014 года предприятие в Дуврене изготовило около 370 000 турбированных двигателей PureTech. К 2018 году годовое производство планируется увеличить до 670 000 двигателей, в том числе за счет использования дополнительных мощностей предприятия в Тремери (Мозель).

Снижение расхода топлива и уровня выбросов CO2, оптимизация характеристик автомобиля

Бензиновый двигатель Turbo PureTech, защищенный 120 патентами, обеспечивает снижение расхода топлива и уровня выбросов CO2 на 18% по сравнению 4-цилиндровыми предшественниками. Этому двигателю принадлежат два рекорда по расходу топлива. Первый показан в Европе в 2014 году – двигатель агрегатировался с механической коробкой передач. Второй рекорд – в этом году в Китае в сочетании с автоматической коробкой передач: расход топлива составил 2,93 л / 100 км; на одном полностью заправленном баке пройдено расстояние в 1878 км. Характеристики этого двигателя признаны одними из самых высоких на рынке; начиная с пониженных режимов, он обеспечивает оптимальное сочетание величины крутящего момента и мощности (130 л.с. при крутящем моменте 230 Нм).

Двигатели 1.2 PureTech 110 л.с. и 1.2 PureTech 130 л.с. устанавливаются на автомобили сегментов B и C. Впервые установленный в марте 2014 года на Citroën C4 Picasso и Peugeot 308, двигатель PureTech используется более чем на 60 моделях автомобилей по всему миру. В частности, он устанавливается на новой модели Peugeot 3008, презентация которой состоялась 23 мая 2016 года.

По этому поводу директор подразделения силовых агрегатов и шасси Группы PSA Кристиан Шапель заявляет: «Этот приз, присуждаемый нам два года подряд, является подтверждением технологических возможностей Группы PSA в области оптимизации своих двигателей и снижения нагрузки на окружающую среду при обеспечении исключительно высоких характеристик».

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector