Курсовая: Управление отработавшим газом в турбокомпрессоре - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Управление отработавшим газом в турбокомпрессоре

Банк рефератов / Транспорт

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 4455 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Содержание. 1) Виды энергии , содержащиеся в отработавшем газе , и их преобразование в турбине. а ) Импульсный газотурбинный наддув. б ) Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением. 2) Выпускной коллектор 3) Импульсный преобразователь 4) Система выпуска отработавших газов 5) Турбонагнетатель в подр обностях. 6) Наддув на заказ 7) Требования к современному нагнетателю. 8) Сшитый на заказ турбонагнетатель. 9) Различные типы турбонагнетателей. а ) Осевая турбина. б ) Радиальная турбина. в ) Турбина смешанного типа. Управление отработавшим газом. Виды эне ргии , содержащиеся в отработавшем газе , и их преобразование в турбине. При газотурбонаддуве различают два противоположных варианта использования содержащейся в отработавшем газе энергии для привода турбины : импульсный газотурбинный наддув или газотурбинны й наддув с подводом отработавшего газа с постоянным давлением . Оба вида имеют свои характерные признаки. При газотурбонаддуве с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением используется термическая энергия , которая освобождается в результате спада давления и температуры до и после впуска в турбину . Импульсный наддув , напротив , использует кинетическую энергию отработавших газов , которая определяется скоростью выходящего из цилиндров двигателя отработавшего газа . В зависимости от типа наддува формируется и коллектор отработавших газов . Соот ветственно и корпус турбины также должен быть сконструирован по-другому. В то время как в секторе грузовых автомобилей имеют дело исключительно с импульсным наддувом , для сектора легковых автомобилей используется сме шанная форма из указанных выше типов наддува . Поэтому не следует вводить кого-либо в заблуждение , когда часто говорят о том , что «отработавший газ ска пливается перед турбиной» . Долевой эффект от импульсного наддува при ис пользовании его в секторе легковых автомобилей по меньшей мере точно так же высок , но сначала он был основательно преобразован с помощью прогрессив ных разработок и с учетом получаемых от этого результатов. Импульсный газотурбинный наддув. При импульсном газотурбинном наддуве , как уже было сказано выше , используется к инетическая энергия выходящих из цилиндров газов . Для этого необходимы от дельные выпускные трубопроводы и рекомендуемые многоструйные впускные кор пуса турбин . Для подводки выпускных трубопроводов при этом соответственно объединяются расположенные в порядке зажигания далеко друг от друга цилиндры . Та ким образом , четырехцилиндровому двигателю необходимо иметь два выпускных трубопровода , пятицилиндровому - три и шестицилиндровому соответственно два отдельно подведенных трубопровода . Длины и поперечные сечения этих трубопроводов , как и у оптимального двигателя без наддува , должны быть согласованы . Однако на основании специфических условий или конструктивных данных часто невозможно получить оптимальное исполнение импульсного газотурбонаддува . В результате этого п ри импульсном наддуве перед турбиной нагнетателя создаются пере менные степени сжатия ; за счет этого им пульсный наддув улучшает коэффициент полезного действия турбины и характер срабатывания турбонагнетателя . Помимо этого давление наддува спадает не так уж сильно в соответствии с частотой враще ния , как это происходит при чистом наддуве с подводом отработавшего газа постоянного давления. Импульсный газотурбонаддув является стандартом для грузовых автомобилей , в которых специально для этого применяется двухстр уй ный впускной корпус турбины (так называемая двойная лопаточная турбина ). Здесь потоки отработа вших газов от вы пуска двигателя до впуска в турбину ведутся по отдельности , при этом всегда в один поток вбрасывают отработавший газ те цилиндры , которые по инт ервалу между вспышками и впуском согласованы друг с другом , так что при смене заряда никаких взаимных помех не происходит . Таким образом , импульсы газа беспрепятственно достигают ко леса турбины , без того , чтобы од ин цилиндр столб газа выпускающего соседнего цилиндра в свою очередь впускал в камеру сгорания. Однако практикуемый в таком виде «классический» импульсный газотурбонаддув трудно реализовать в двигателях легковых автомобилей . Ну , а в дизельных двигателях это зат руднительно сугубо по причине размеров корпуса турбины : средний язычок , который у двухструйных корпусов турбины отделяет впускные каналы друг от друга , получается здесь слишком тонким , чтобы противостоять нагрузкам импульсных волн . У бензиновых двигателей к тому же еще добавляется аспект допустимых термических нагрузок корпуса турбины и среднего язычка . В качестве наглядного примера из исто рии газотурбонаддува рекомендуется в этой связи взглянуть на первый дорожный турбоавтомобиль Германии , BMW 2002. Этот д вигатель использует импульсный над дув с двухструйным корпусом турбины . Но нагнетатель здесь оказался не очень на дежным , и это стало причиной того , что этот BMW через год тихо убрался с авторын ка . Однако чистокровный импульсный турбонаддув с двухструйным ко рпусом турбины для сектора легковых автомобилей окончательно не умер : в конце прошедшего столетия Volvo вновь бросил вызов и использовал его на своем S / V 40. Но, несмотря на все это , импульсный газотурбонаддув , хотя не в своем классическом исполнении , прак тикуется на бензиновых двигателях . То , что при этом могут быть использованы и одноструйные корпуса турбин , доказал пионер тур бо Porsche . Biturbo 911 вполне подходит для импульсного газотурбонаддува : как многорядный двигатель он имел цилиндры с сочетающимис я интервалами между вспышками в отдельном блоке ; по три цилиндра с углом поворота коленчато го вала в 240° нагружали турбину почти друг за другом ; при этом минимальное наложение появлялось здесь за счет небольшого различия в длинах отдельных отводных трубоп роводов . Но они были кратковременными , что допускало использование импульсной энергии . Эти трубопроводы должны как можно позже быть сведены перед турбиной , для чего предусматривался магистральный трубопровод , объединяющий все три выпускных трубопровода ; бл агодаря чему как раз этот тип импульсного газотурбонаддува уже не являлся «классическим» . По добным образом поступил и Audi со своим 2,7-литровым Biturbo . Такая конст рукция сберегает как тепловую , так и кинетическую энергию отработавших газов. А отсюда соот ветственно растет и коэффици ент полезного действия турбины. Собственно , и производители рядных ч еты рехцилиндровых двигателей интересовались тем , как и использовать достоинства импульсно го газотурбонаддува . Но условия здесь для это го были уже не такими , как у многорядного ше стицилиндрового двигателя или у трехцилинд рового (600 см 3 . Smart -двигатель ), п оскольку у четырехцилиндрового мотора соответственно одновременно открыты выпускные клапаны двух «не согласованных» цилиндров . Это про воцирует взаимное воздействие цилиндров друг на друга . Но как будет подробно описано ниже , разумное конструирование выпуск ного коллектора позволило все-таки реализовать достоинства импульсного газотурбонаддува и в четырехцилиндровых двигателях. Импульсный газотурбонаддув можно найти и в другом месте , а именно , в двигателе Ванкеля . Исп ускаемый отработавший газ в непарных фазах подается на турбину . Первая фаза - это нагрузка турбины за счет импульса газа , вторая фаза оказывает влияние на колесо турбины путем расширения и вызывает тем самым дополнительное ускорение . Импульсный эффект вы хо дящего газа объясняется внезапным открыти ем выпускного тракта . В противоположность ро торно-поршневому двигателю здесь газ выхо дит не через клапаны , а через щели . Поэтому пример с двигателем Ванкеля очень примечате лен , так как спортивные автомобили RX -7 от Mazda с двигателем Ванкеля , имеющие данный вариант наддува , предлагались на авторынке. Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением . Если исходить из того факта , что в двигателях легковых автомобилей одноструйны й впуск ной корпус турбины и одноэлементный магистральный трубопровод стали уже стандар том , то уже, поэтому для легковых автомобилей следовало бы остановиться на другой форме использования потока отработавших газов : на турбонаддуве с подводом к турбо нагнета телю отработавшего газа с постоянным давлением . Но это верно лишь отчасти . При подобного рода турбонаддуве кинети ческая энергия потока отработавших газов тео ретически не учитывается . Отработавший газ от всех цилиндров сводится в один крупногабаритный колле ктор и затем подводится к турбине . Давление газа при этом перед турбиной - соответственно , относящееся к определенной точке нагрузки - постоянно . С таким наддувом эксплуатируются стационарные двигатели , у которых нет зависимости ускорения от резервов крутящ его момента . Его можно встретить у многих производителей судовых двигателей (например , MAN B & W ); чтобы улуч шить характер нестационарности (вход в порт , маневрирование ), при смене нагруз ки часть сжатого воздуха используется для продувки . Газотурбонаддув с п одводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением можно реализовать с меньшими затратами (меньше дорогостоящих выпускных трубопроводов ). Чтобы гарантировать на высоких частотах вращения необходимую высокую производи тельность турбины , нуж но усмирять в моторах с таким наддувом пульсации отрабо тавших газов в указанных выше магистральных коллекторах . Их щедрый на размеры объем вызывает небольшое противодавление отработавших газов , которое не используется для раннего формирования давления надд ува на низких оборотах. И все-таки нужно прямо спросить с автомобильного мотора : кто может предо ставить много крутящего момента при низких оборотах . Естественно , только тот , кто использует потенциал содержащейся в отработавшем газе кинетической энергии . По этому и используются трубопроводы с узким поперечным сечением , благодаря которым повышается скорость выходящего отработавшего газа . При этом справед ливо : отдельные выпускные трубопроводы должны по возможности подводиться по отдельности (для уменьшения взаи много воздействия при «неблагоприятных» интервалах между вспышками ), чтобы затем слиться непосредственно перед впу ском в турбину в один магистральный коллектор . Это , естественно , связано с очень большими потребностями места в моторном пространстве и поэтом у для серийных автомобилей следует пойти на компромисс , чтобы в процессе изготовления уста новить в кузове полностью смонтированный турбоагрегат . И здесь , естественно , все преимущества за тюнингом , когда все изменения существующего двигателя можно проводить непосредственно в смонтированном состоянии (смотрите также главу , посвященную тюнингу ). Практикуемое в двигателях легковых автомобилей преобразование энергии отработавшего газа складывается , таким образом , из од ной половины в виде импульсного наддува и вт орой половины - газотурбонадду ва с подводом отработавшего газа с постоянным давлением. Выпускной коллектор Как видно на примерах использования этих двух вариантов газотурбонаддува , работа турбины, прежде всего, зависит от геометри и и конструкции выпускного коллектора . Если необходимо получить хороший коэффициент полезного дейст вия турбины, то следует по-настоящему отрегулировать отдельные выпускные потоки цилиндров . И это необходимо еще и потому , что у двигателей легковых автомобил ей поровну практикуется как импульсный наддув , так и газотурбонаддув с подводом отработавшего газа с постоянным давлением. Импульсный преобразователь Особой формой выпускного коллектора является «импульсный преобразователь» . Английское выражение достаточн о точно отражает смысл этого компонента , речь идет здесь о регулировании или конвертировании потока отработавших газов . Им пульсный преобразователь помогает там , где из-за неблагоприятных интервалов между вспышками нельзя больше использовать импульсный надд ув с двухструн ными впускными корпусами турбин . Но чтобы и при таких условиях можно было использовать кинетическую энергию отработавших газов для привода турбины, объединяемые отдельные потоки отработавшего газа так подводятся к импульсному преобразователю, чтобы не создавалось ни запирающих , ни обратных потоков . Происходит , напротив , тип ди намического обмена между отдельны ми потоками , которые соответственно получают ускорения в направлении впуска в турбину . При конструировании такого преобразователя по мимо необходимого поперечного сечения трубопроводов учитывают также и геометрию разделительного элемента в разветвлении отдельных потоков . Этот разделительный элем ент оказывает существенное влия ние на скорость и направление по тока отработавших газов . Импульс ный конвертер пригоден для всех распространенных типов двигателей легковых автомобилей : четырех -, пяти -, и восьмицилиндровых агрегатов. Даже когда в сфере легковых автомобилей , за исключением Volvo , не исполь зуют двойных лопаточных турбин и не применяют чисту ю форму импульсного наддува , то все равно современные выпускные коллекторы все больше и больше похожи на импульсные преобразователи . Форма и исполнение коллектора не броса ет на произвол судьбы и случая потоки отработавших газов , а руководит отдельны ми пото ками в системе . Типичным примером импульсного преобразователя на ос нове коллектора является 2,2-литровый пятицилиндровый бензиновый турбодви гатель Audi , который в своем последнем исполнении в 1991 году имел мощность 169 кВт /230 л.с . Здесь были реализованы три подводящих канала к одноструйной турбине , у которой потоки отработавшего газа , один из одного цилиндра и второй из двух цилиндров , сводились только перед впуском в турбину . Несмотря на не благоприятные интервалы между вспышками с углом поворота коленчат ого вала 144° в конечном итоге создавался импульсный наддув , так как благодаря поздне му сведению потоков отработавших газов сохранялась кинетическая энергия от дельных потоков и уменьшались обратные потоки в соседние цилиндры. Система выпуска отработавших газов Что в народе часто понимают под «выхлопной трубой» , то в турбодвигателе представляет из себя внешне дорогостоящую и достаточно сложную картину , со стоящую из чугунного коллектора , клапанов , газопроводов и глушителей , при чем последний непосредственно у турбодвигателя может и отсутствовать , по скольку сама турбина уже функционирует как первичный глушитель . В системах выпуска отработавших газов проявляется одно из серьезных различий в концепции двигателей с механическим наддувом , так как их системы выпуск а в принципе смогут отталкиваться от базового мотора. Поскольку у турбодвигателя весь отработавший газ частично проходит через тур бонагнетатель , а частично через байпасный клапан , то эти два компонента являют ся интегрированной составной частью системы отво да отработавших газов . При конструировании комплексной системы выпуска отработавших газов турбодвигателя следует поэтому прежде всего принимать во внимание следующие два фактора : · Прочность и стойкость системы и соединений · Термодинамическое согласование с турбонагнетателем. Что касается прочности и стойкости системы выпуска отработавших газов , то здесь во зникают крупные проблемы , которые в большей части проявляются в зо не коллектора перед газотурбонагнетателем . Тепловая нагрузка здесь вследствие противодавления в турбине существенно выше по сравнению со свободно проте кающим потоком отработавшего газа в дви гателе без наддува . Это приводит - прежде всего у бензиновых двигателей из-за высоких температур отработавших газов - не только к необходимости использования жаропрочных и соответствен но дорогостоящих материалов для коллектора ; ранее это были преимуществен но высоколегированное хромоникелиевое стальное литье или специальные , зареги стрированные марки литья . Сегодня встречаются уже у турбобензиновых двигате лей (например , Audi 2,7-литровый Biturbo ) «коллекторы из листовой стали» в форме систем трубопроводов с и золированными воздушными зазорами , кото рые требуют ничуть не меньше затрат по сравнению с литыми коллекторами , а на против , обходятся еще дороже . О таком виде высокотехнологичных системы еще подробней поговорим. До сегодняшнего дня остается еще , разумеется , дорогостоящим закрепление нагнетателя на колле кторе , поскольку пока еще не идет речь об «инте гральной нагнетательной системе» , как мы увидим в следующих главах . Так как коллектор в результате нагревания (у бензиновых двигателей температура может доходить до 1500°С ) достаточно активно ра ботает , т о введение уплотнений и болтовых соеди нений в головки цилиндров затруднительно . Высо кожаропрочные винты , специальные муфты , смот ря по обстоятельствам , отдельный коллектор и ком пенсаторы из высококачественной стали обуслав ливают соответственно конструкторск ие и экспериментальные затраты , которые едва ли сравнимы с затрата ми подобных работ у двигателей без наддува. Не столь сложна эта проблема у дизельных двигателей , которые имеют более низкие тепловые на грузки ; ибо значения температур отработавших газов , кот орые дос тигаются в турбодизелях с система ми непосредственного впрыскивания , чаще всего находятся ниже 700°С. Тем не менее, выпу скной коллектор должен выдерживать не только высокие темпе ратуры и связанные с ними нагрузки , но и нести на с ебе всю тяжесть нагнетателя , ко торый , как правило , посредством фланцевого соединения закрепляется непосредст венно на коллекторе . Это может , в частн ости , в плохо отрегулированных двигателях с произвольной инерцией масс (например , рядный четырехцилиндровый двигатель и тем более будущие трехцилиндровые двигатели ) привести к появлению проблем со сроком эксплуатации , на которых мы еще остановимся в соотве тствующей главе при рассмотрении нагрузок турбодвигателей . При использовании общепринятых еще не сколько лет назад отдельных клапанов регулирования давления наддува , при нали чии которых коллектор имел разветвление перед турбиной , раньше также должны были пр и конструировании и назначении параметров коллекторов учитываться их слабые места . На сегодня эти отдельные «перепускные» клапаны и трубопроводы скорее являются исключением ; а распространенные сейчас и встроенные в корпус турби ны байпасные каналы , естестве нно , уже не создают коллектору никаких проблем. По меньшей мере , также важны , наряду с прочностью и закреплением , и термодинамические параметры системы выпуска отработавших газов турбодвига телей . Здесь нужно считаться с типом загрузки турбины , совершается ли она им пульсным наддувом или наддувом с подводом отработавших газов с постоян ным давлением . Из чего в соответствующих случаях состоят системы выпуска , уже шла речь в главе , посвященной этим видам газотурбонаддува. Когда отдельно встроенные байпасные клап аны еще считались стандартом , то головную боль и создавал другой фактор : речь идет о перепускном канале , таком от воде от коллектора перед турбиной , который заботился о снабжении клапана регу лирования давления наддува отработавшим газом . Как мы еще далее ув идим , этот канал тоже сегодня интегрирован в корпус турбины . Но для обеих альтернатив спра ведливо : необходимы специальные уловки , чтобы не оказать отрицательного влияния на коэффициент полезного действия турбины . У некоторых , но редко используемых , отдельн ых перепускных клапанов имеется дополнительный объем , который затрудняет использование содержащейся в отработавшем газе кинетической энергии , у встроенных каналов имеется риск неоптимального обтекания турбины основ ным потоком масс отработавшего газа . Наруш ение такого обтекания - и это отно сится , естественно , и к не оптимально уложенным перепускным каналам при нали чии отдельных байпасных клапанов - может возникать в том случае , когда ответв ление перепускного канала неблагоприятно исполнено и при открытии кла пана ре гулирования давления наддува из-за разветвления потока образуются завихрения, которые препятствуют поступлению отработавших газов в корпус турбины и тем самым приводят к появлению высокого скоростного напора , что , естественно , не спо собствует хороше му коэффициенту полезного действия нагнетателя. Также и другое направление в системах выпуска обуславливает сегодня наличие мастерства у конструкторов : оно относится к размещению каталитических нейтрализаторов и учету связанных с ними термических параметро в , чтобы нейтрализа торы при холодном запуске по возможности раньше смогли начать свою работу . Сначала о самом нейтрализаторе : поскольку он как деталь является мешающим фактором (вследствие противодавления ) в системе выпуска отработавших газов , то конструкт ивно должен в этом отношении как можно меньше бросаться в глаза . Преимуществами обладают металлические каталитические нейтрализаторы , кото рые по своему материалу , по сравнению с керамическими нейтрализаторами , до пускают более тонкие стенки и большие попере чные сечения в сотовой структуре . Это снижает , в конечном счете , и противодавление , но является очень дорогим удовольствием . Металлическими к аталитическими нейтрализаторами вооружил Porsche свой 911 Turbo ( Biturbo , модельный год 1994). Porsche уже давно до гады вался о достоинствах металлических каталитических нейтрализаторов ; его двига тель без наддува имел их уже в 1988 году . На 911 Turbo использовался носитель с так называемой « TS »-структурой . Эта структура гарантировала не только эффектив ное прохождение от работавшего газа и соответствующую нейтрализацию , но к тому же имела еще и то преимущество , что плотность ячеек при одинаковом объеме и одинаковой эффективности слабо падает - что к тому же способствует неболь шому противодавлению и одновременно еще меньшем у весу. Металлический нейтрализат ор имел в свое время и эффективный турбодви гатель Opel Calibra ; он даже предполагался в те времена для крупносерийного производства . Из металла были также изготовлены предварительные нейтрали заторы 2,7-литровых Biturbo Audi . Так как и в этой сфере играет с вою роль стои мостной фактор , то сегодня чаще всего можно встретить еще и распространенные керамические нейтрализаторы. Другая проблема , связанная с нейтрализаторами , сравнима с квадратурой круга : нейтрализатор должен быть расположен поближе к головке цилин дра и его пусковая температура свыше 300° С должна быть достигнута как можно раньше . Естественно , что у турбодвигателей это возможно не без особых затруднений , так как турбина на ходится спереди (и здесь имеет место существенное преимущество механического н аддува ). И еще у нейтрализатора появилась одна проблема : турбонаг нетатель , который живет за счет спада температуры , съедает существенную часть тепла отработавших газов для работы турбины , и для нейтрализатора по существу ничего не остается. Чтобы решить эт у проблему , про изводители турбодвигателей могут использовать несколько возможно стей . Одна из них : нейтрализаторы размещаются как можно ближе к турбине ; Porsche даже встроил в своих 968 « S » и « RS » турбодвигателях в 1993 году собственные нейтрализаторы после перепускного канала . Обычно перепускной поток «без обработки» подводится к основному нейтрализатору . И все-таки такой отдельный нейтрализатор для перепускного канала до сих пор остается единственным в своем роде. В 944 Turbo в 1985 году было реализовано е ще одно свойство , которое сегодня можно очень хорошо использовать равным образом и для раннего запуска процесса нейтрализа ции катализаторов : в выпускных каналах дви гателя были размещены так называемые кера мические Portliner (где они , однако , были предназ начены не для обслуживания нейтра лизатора , поскольку в 1985 году они еще не стали необходимостью . Portliner были предна значены скорее для предотвращения выхода находящегося в канале тепла наружу к головке цилиндра , чтобы не нагружать систему охлаждения дви гателя ). Обусловленная этим высо кая температура отработавших газов приводила к лучшему характеру срабатывания турби ны . Porsche перенял эту идею и реализовал в своем Biturbo , причем помимо преимущества лучшего характера срабатывания тур бины и нейтрализаторы уже весьма рано почувствовали для себя драгоценное теп ло . Audi остановился для своего Biturbo на более дорогостоящей альтернативе выпу скного коллектора с изолированными воздушными зазорами , который делал двой ные выдохи . При этом вместо обычного ранее расп ространенного тяжелого чугунного литого коллектора появилась стальная конструкция (что , кроме того , привело с собой и преимущества в весе ), которая функционировала по принципу « Thermoskannen » . Метод , который использует воздух в качестве изолятора , чаще мож но было встретить у двигателей без наддува в форме коллекторов с изолированными воздушными за зорами . Аналогичный коллектор также появился и у дизельных двигателей : Audi встроил его в свой V 6 TDI , чтобы далее оптимизировать характер срабатывания тур бины . Ка к очень толковая , представлялась в этом отношении и конструкция «целост ного турбонагнетателя» , которую впервые реализовал Opel в 2,0-литровом четырех -цилиндровом двигателе Calibra . В этой концепции и нейтрализатор , естественно , продвинулся немного выше , в направлении головки цилиндра. Audi 100 двигатель без наддува, 100 кВт /1 36 л.с. Диаметр трубопровода 50 мм Площадь поперечного сечения 1 962 мм 2 Audi 1 00 Turbo, 1 25 кВт /1 70 л . с . Диаметр трубопровода 60 мм Площадь поперечного сечения 2826 мм 2 Audi 100 Quattro, 147 кВт /200 л . с . Диаметр трубопровода 70 мм Площадь поперечного сечения 3846 мм 2 В концепции системы выпуска следует по возможности отказаться от изгиба ний или запутанн ой укладки трубопроводов . «Аккуратная» прокладка трубопро водов с короткими путями имеет наивысшее значение , особенно для коэффициента полезного действия турбины. Весьма устрашающим приме ром этого является Porsche 944 Turbo , что уже было отмечено в главе , п освященной оптималь ному турбодвигателю . Естествен но , и в системах выпуска условия компоновки играют большую роль . И здесь , чтобы реализовать концепцию Biturbo , совершаются просто чудеса. Турбонагнетатель в подробностях . Требования к турбонагнетателям в т ечение прошедших лет постоянно изменя лись . Если первое поколение предназначалось в основном для выработки до полнительной мо щ ности , то сегодня турбонагнетатель служит в равной степени и улучшению эксплуатации двигателя . Они используются также и из экологиче ских соображений - например , в дизельных двигателях для снижения выбросов частиц . Кроме того , дизели в результате использования турбонаддува приобре ли и низкий удельный расход топлива по сравнению со своими собратьями без наддува. Бензиновые двигатели такж е благодаря турбонаддуву добились своего наи лучшего баланса расхода . Так называемые двигатели крутящего момента позволили себе «ленивый» режим управления при высоких передачах и ограниченной номинальной частоте вращения , и как следствие - меньше трения . В принципе повышается и механический коэффициент полезного действия от использования наддува в двигателях с малым рабочим объемом. Естественно , что можно было бы и не рассматривать отдельно турбонагнета тель ; в вышеупомянутых концепциях основную роль , разумее тся , играют окру жение двигателя , конструкция двигателя и его технические параметры , исполь зование современных производительных электронных систем (например , систем регулирования давления наддува , управления детонацией ), а также модерниза ция систем обогащен ия газовой смеси у бензиновых и прежде всего у дизельных двигателей . Без этого турбонагнетатель вообще не смог продемонстрировать в полной мере свои возможности. Но тем не менее все-таки обратим свой взор к турбонагнетателю . «Голый» на гнетатель тоже шел со бственным длинным путем к своим достоинствам (смотрите таблицу ). Технические параметры 1 поколение 2 поколение 3 поколение 4 поколение Диаметр колеса компрессора 60,5 мм 50 мм 45 мм 45 мм КПД компрессора 0,72 0,72 0,75 0,74 Полезная ширина карты характе ристик 60% 75% 79% 79% Максимальный расход 100% 130% 140% 140% Вес 7,8 кг 4,7 кг 3,5 кг 5 кг (VTG) Момент инерции ротора 100% 45% 30% 25% Источник : ККК Исследование , выполненное ККК (в частности , « Turboladerfirma 3 K Warner Turbo - System » ), проведено на примере 1-литрового дизельного двигателя мощностью 51 кВт /70 л.с . Особенно четко проявляется прогресс в технологии турбо наддува , если задуматься над тем , что приведенный в таблице 45-миллиметровый нагнетатель четвертого поколения нашел применение и в боле е сильном двигателе (81 квт /11 0 л.с ). Но современный турбонагнетатель должен быть совершенно другой маши ной не только благодаря своим характеристикам . Он обязан также подчиняться все возрастающему аспекту комфорта водителя . То , что предназначено для гар мо ничного развития сил и мощности , должно относиться также и к параметрам шумов автомобиля с наддувом. Сегодня развитие турбонагнетателя идет значительно шире , и не только в виде некоего дополнительного компонента , привнесенного в двигатель . Чтобы вся концепция считалась обоснованной , следует у читывать и поведение турбонагнетателя сточки зрения акустики . Соответствующие требования в этом отношении к пер вому поколению турбонагнетателей не предъявлялись . У второго поколения добавились затем заданные параметры рабочей балансировки . Третье поколение помимо балансировки обнаружило еще и проблемы с пульсацией . И , наконец , четвертое поколение включило весь объем сервисных услуг производителей тур бонагнетателей и дополнительно дорогостоящие испытания , на основе которых анализируют акустические свойства т урбонагнетателя , рассчитывают их по задан ным параметрам двигателепроизводителей и при необходимости корректируют. К числу важнейших аспектов разработки турбонагнетателей относится и задача сни жения момента инерции масс . С ним связан и также понижается пара метр срабатывания при низких частотах вра щения и нестационарном режиме экс плуатации . Непосредственно разработки в этом направлении были и до сих пор остаются самыми трудными , так как они предполагают более глубо кое вмешательство в термодинамику и в эксплуа тационные свойства нагнета теля , чем это можно было ожидать. И это не значит сделать так , что просто у существующего нагнетателя уменьшить диаметр колеса . Требование , чтобы малый нагнетатель современного поко ления по меньшей мере удовлетворял тем же парамет рам производительности , что и крупный нагнетатель предыдущего поколения , и чтобы малый нагнетатель удовлетворил тот же мотор и с той же пропускной способностью при по меньшей мере одинаковом , а лучше большем коэффициенте полезного действия , что и его велик овозрастный пандан , в большей мере обуславливается использовани ем «ноу-хау» и длительной опытно-конструкторской работой. Добавляется и физическая закономерность : с уменьшением размера нагнетателя понижается и коэффициент полезного действия за счет потерь в зазорах . Поэто му требования к современному турбонагнетателю сравнимы с решением знамени той задачи древности о построении квадрата , равновеликого данному кругу. Важнейшим объектом дальнейших разработок должна стать задача установки роторов , которая предусм атривает интеграцию упорного подшипника в радиаль ном положении . Это сокращает не только количество деталей , но и минимизирует затраты , связанные с трением . Дополнительно это сулит и улучшенный характер ба лансировки , что также влияет на акустические свойств а турбонагнетателя. Наддув на заказ Половина забот оплачивается за счет нанимателя турбонагнетателя . Если двига тель должен сегодня одновременно исполнять нормативные требования в отно шении температурного режима , хорошей подвижности , комфорта езды и не в последнюю очередь экономности , то нагнетатель должен быть строго согласован с двигателем . Он должен ему подходить , как сшитый на заказ костюм , а не должен быть или слишком мал , или слишком велик . Нагнетатель и двигатель должны вступить в гармоничный союз ; и при этом только в том отношении , что непо средственно лопаточная машина , а именно нагнетатель и «паровая машина» , а именно , двигатель внутреннего сгорания на основе своих противоположных ра бочих характеристик вступают скорее в «свободный брак» , а это , нес омненно , представляет собой одну из сложных задач. Согласование нагнетателя с двигателем может продолжаться месяцами . В процессе бесчисленного количества тестовых часов , проведенных на испыта тельных стендах и в автомобилях , после длительного процесса взаим ной под гонки и настройки рождается оптимальный нагнетатель . Требования к современному нагнетателю. При разработке колес турбин и компрессоров следует руководствоваться требо ваниями со стороны покупателей и со стороны пользователей (легковые и грузо вые ав томобили , корабли , стационарные сооружения ). Для проектно-конструк торских работ по созданию нужного конечного продукта имеется набор следую щих критериев : 1. Ширина карты характеристик , положение насосных и запорных границ. 2. Максимальная степень сжатия пр и определенной окружной скорости (важен для грузовых автомобилей ). 3. Максимальный коэффициент полезного действия и положение «раковины» КПД. 4. Срок эксплуатации (прочность , также с учетом стоимостных затрат ). 5. Диаметр и связанный с ним момент инерции к олеса . Внимание : момент инер ции идет с коэффициентом «пять» относительно диаметра колеса. 6. Размеры корпуса. Для приложений в секторе легковых автомобилей особенно важны такие кри терии как характер нестационарности и аспект управляемости двигателя . Это оз начает , что нагнетатель с низких частот вращения обязан предоставлять высокое давление наддува и должен срабатывать , по возможности , без задержек в усло виях постоянно меняющегося диапазона нагрузки . Именно эти задачи входят в противоречие с характером газо турбонагнетателя и долгое в ремя оказывали от рицательное влияние посредством много раз упоминаемой «турбоямы». Но современные технологии и постоянно развивающиеся в последние годы «ноу - хау» производителей нагнетателей уменьшили эффект «турбоямы» до едва зам етного минимума . И в значительной мере этому способствовала верная ком бинация аппаратного и программного обеспечения , то есть оптимальный нагне татель и регулирование давления наддува. Сшитый на заказ турбонагнетатель. Нагнетатель на заказ возникает в рез ультате тесного сотрудничества (« simultaneous engineering » ) с пользователями . Некоторые производители имеют четкую классификацию нагнетателей по классам и размерам для конкретного применения - для двигателей грузовых , легковых автомобилей , судов или стацио нарных установок. За исключением корпуса нагнетателя , который всегда остается постоянным , имеются в разных конструктивных рядах для соответствующих сфер приложений и внутри одного конструктивного ряда другие возможности варьирования ; тур бонагнетатель для д изельного двигателя легкового автомобиля с мощностью 66 кВт /90 л.с . может у VW выглядеть совершенно иначе , чем у Renault или BMW , и сам нагнетатель , например , для одного и того же VW -двигателя может быть то же различным внутри палитры VW -автомобилей. Разуме ется , при массовом производстве турбонагнетателей играет роль не только пара «колесо - корпус» , но и выбор соответствующих диаметров колес ком прессора и турбины . Эти диаметры не одинаковы ; как правило , колеса турбин все гда несколько меньше по диаметру , чем колеса компрессоров . Такое положение связано прежде всего с эксплуатационными свойствами и коэффициентом полез ного действия колес компрессора и турбины . Здесь с праведливо условие : чем меньше турбина , тем меньше инерция масс колеса и тем меньше энергии необходимо применить для преодоления скачка частоты вращения . Теперь что касается компрессора : чем больше компрессор , тем меньше зазор между днищем поршня и головко й блока цилиндров (это относится , разумеется , и к турбине ), тем лучше коэффициент полезного действия и объем потока . Отклонения в размерах колес друг от друга составляют , правда , всего несколько процентов. Конструктивная программа постоянно дополняется снизу (новый КР - конструктивный ряд), чтобы в будущем можно было оптимально обслуживать и мини-двигатели. ККК-нагнетателем конструктивного ряда (К 24), который по современным меркам необыча йно велик , был оснащен двигатель Audi S 2. Аналогичный нагнетатель , но с большей турбиной и более крупным компрессором для высокого расхода применялся в Avant RS 2, базирующемся на пятицилиндровом двигателе Audi и используемом Porsche . Здесь еще раз подтверж дается правило , что в принципе один и тот же нагнетатель может породить совершенно различный характер мощности. Поскольку тенденция постоянно идет к небольшим нагнетателям с ма лыми момен тами инерции масс , что гарантирует наличие хорошего харак тера срабатывания с низких частот вращения , то в соответствии с этим положением все производители реструктурируют свои программы . Не только новые знания , но и новые производственные технологии формир ования геоме трии колес позволили использовать малые нагнетатели в двигателях с большой поглощающей потребностью . Так , например , габариты нагнетателей , которые еще недавно использовались в двигателях легковых автомобилей , сегодня уже появились в классе легк их и средних автомобилей для перевозки грузов и пас сажиров ; в этом нас убеждает и приведенный обзор на расположенном рядом рисунке. Например , с середины 80-х годов Audi Quattro поставлялись еще с ККК - нагнетателями габарита К 27. Диаметр колеса тур бины эт ого нагнетателя составля ет 76 мм . Разумеется , двигатели гоночных автомобилей нуждаются в более круп ных нагнетателях , но все-таки и здесь сегодня необходима соответствующая подгонка нагнетателей к таким моторам и были бы , несомненно , возможны на гнетатели ко нструктивного ряда К 1 (К 14 или К 16) с диаметрами 50 и соответственно 55 мм . Но еще в 1 992 году 2,2-литровый пятицилиндровый турбодвигатель Audi модели S 2 был оснащен ККК - нагнетателем конструктивного ряда К 24; этот нагнетатель обслуживает сегодня легк ие двигатели грузовых автомобилей (например , 3,9-литровый Iveco 8040 или Mercedes ОМ 364А , оба рядные четырехцилиндровые двигатели. Диаметр колеса турбины К 24 составляет 59 мм . Исключительная конструк ция двигателя , а также высокотехнологичное регулировани е давления наддува и высокая базовая степень сжатия в итоге делают чудо , а именно , сам двигатель с таким обычно не принятым в сфере легковых автомобилей нагнетателем очень рано начинает создавать давление наддува . Самый юный турбодвигатель Audi , премьера к оторого состоялась на IAA в 1997 году , имел два ККК - нагнетателя конструктивного ряда К 0, который до конца 1997 года являлся самым малым классом в производственной программе ККК. Оба нагнетателя конструктивного ряда К 03 имеют диаметр колеса турбины 45 м м . Даже если бы двигатель Audi стал монотурбо , то нагнетатель К 04 обходился бы всего лишь 50 мм в диаметре . И здесь четко виден прогресс , который был сделан в течение всего лишь нескольких лет . Новый добавленный самый нижний конструктивный ряд ККК с обозн ачением КР замыкает модельную пали тру и предназначен для диапазона мощности от 20 до 80 кВт . Мини-нагнетатель этой серии , который обозначен как К 31 и имеет такой же диаметр 31 мм колеса турбины , нашел в 1999 году применение в 0,8-литровом дизеле с непосре дственным впрыскиванием MCC Smart . Серия К 0, которая еще совсем недавно являлась самой нижней в палитре моделей , начинает также с 20 кВт , но верхняя граница доходит уже до 1 20 кВт . Благодаря добавлению ряда самых малых на гнетателей , которые обыкновенно п одходят к выпускным коллекторам стандарта DIN - A -4, конструктивный ряд К 0 можно ограничить крупными двигателями , причем оптимально достигается настройка между хорошим характером срабатывания и высокой производительностью. Аналогичным образом стали поступат ь и другие производители турбонагне тателей . У Garrett появился новый конструктивный ряд Т 1 2 как новая группа для наддува двигателей с малыми рабочими объемами . Т 12 используется в 40 кВт /54 л.с. - сильном трехцилиндровом бензиновом двигателе Smart с объе мом 600 см 3 . Различные типы турбонагнетателей . Когда речь заходит о «типах» , то это в основном относится к принципу работы турбины , работающей на отработавшем газе . Турбины турбонагнетателей разли чаются радиальные , осевые и смешанные ( Mixed Flow ). Радиал ьные турбины стали уже стандартом для применения в легковом и грузовом транспорте , осе вые турбины используются в крупногабаритных двигателях (например , судо вых ). И новым приложением для автомобильных двигателей стала смешанная турбина. Осевая турбина. В осевой турбине колесо создает исключительно аксиальное направление потока . Такие турбины используются на судах с мощностью двигателя в зависимости от турбонагнетателя с 2000 кВт , но в судовых двигателях можно обнаружить и радиальные турбины. Выбор типа нагнетателя , будет ли он осевой или радиальный , определяется диа метром колеса турбины . Осевой нагнетатель не м ожет иметь малый диаметр , в про тивном случае от этого пострадает коэффициент полезного действия (малые длины лопаток , большие потери на зазорах ). У радиальных турбин диаметр ограничивает ся прежде всего по эксплуатационно-технически м причинам (срок эксплуатации и нагрузка на лопатки за счет импульсов потока ). Производитель судовых двигателей из Аугсбурга MAN B & W , который производит также и крупные нагнетатели , исполь зует , например , радиальные турбины до моторной мощности около 4500 к Вт в зависимости от турбонагнетателя . В диа пазоне между 2000 и 4500 кВт появля ется альтернатива радиальной турбине в виде осевой турбины , но здесь появля ется и другой , стоимостной фактор : из готовление радиальной турбины по сравнению с осевой обходится почт и в два раза дешевле. Среди прочего осевые турбины ха рактеризуются подключенным , непод вижно соединенным направляющим аппаратом ( nozzle ring ), который по мимо редукции колебательных им пульсов осуществляет оптимальное обтекание колеса турбины отработавшими га зами двигателя. Радиальная турбина . Стандартом для двигателей легковых и грузовых автомо билей является радиальная турби на . Воздушный поток проходит центростреми тельно , то есть вращает колесо в радиальном направлении и покидает его в осевом направ лении . О карте характеристик , эксплуатацион ных свойст вах и параметрах радиальной тур бины еще будет идти речь в этой книге. Турбина смешанного типа . В Японии с 1995 года производитель нагнета телей IHI использует турбинные колеса , кото рые по геометрии лопаток и уг лу обтекания отличаются от существующих радиальных тур бин . Поток отработавшего газа подается на ко лесо у так называемой Mixed Flow -турбины не в радиальном , а в полуосевом направлении . В итоге получился какой-то «гермафродит» из радиальной и осевой турбин . Поэтому обтекание колеса выполняется наискосок снизу . Лопатки соответственно имеют пространственную кривизну , отчего внешний диа метр становится непостоянным. Mixed Flow -турбины также нашли применение в судостроении . Там они пре имущественно и используются , поскольку их собственная техническая характе ристика - в противоположность радиальным или осевым турбинам - коэффи циент полезного действия турбины , может быть лучше согласована с линией гребного винта судового двигателя . Судовой двигатель действует исключит ельно при рабочей линии постоянной нагрузки и ча стоты вращения - совершенно прот ивоположно двигателю грузовых автомобилей - не говоря уже о двигателях легковых ав томобилей. Но от преимуществ такого экзотического типа турбинного колеса не отказались грузовые транспортные средства, поэтому Mixed Flow -турбины были опробованы на дви гателях грузовых автомобилей и там широко запущены в серийное производство. IHI все больше обращает внимание на сек тор легковых автомобилей и постепенно допол няет свои конструктивные ряды Mixed Flow -тур бинными колесами для использования в этой сфере. Из-за иных по типу эксплуатационных свойств двигателей легковых автомобилей Mixed Flow -турбина подверглась дальнейшему совершенствованию, поскольку в противоположность судовым двигателям се рийный двигатель почти всегда находится в нестационарном режиме, то есть под переменной нагрузкой. Достигнутые IHI результаты многообещающи: использо вание в двигателях легковых автомобилей по сравнению с радиальной турбиной выявили отчетливо лучшие нестационарные свойства. Непосредственно в этой области Mixed Flow -турбины демонстрируют свое самое большое преимущество, а именно, минимальный диаметр колеса и связанная с этим малая инерция масс.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- В субботу и воскресенье вы выйдете на работу.
- Но ведь это выходные!
- На то и выходные, чтоб на работу выходить!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по транспорту "Управление отработавшим газом в турбокомпрессоре", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru