Установить турбину на атмосферный двигатель: Avto — турбирование атмосферных двигателей , СВАП, установка компрессоров

  • 18.07.1976

Содержание

Установка турбины на атмосферный двигатель

Установка турбины на атмосферный двигатель кажется автовладельцу весьма привлекательным решением. Давайте разберём, почему.

Большинство автовладельцев хотели бы увеличить мощность своего авто. Зачем? Иногда мощность автомобиля действительно важна, почему бы не иметь лучшее?

Мощность автомобиля можно увеличить разными методами: увеличить камеру сгорания двигателя, подать сжиженный или сжатый воздух, можно вместо воздуха подать другой газ. Если рассматривать поступление воздуха, то всё сводится к тому, что за цикл сгорает большее количество топлива, что требует также и большего поступления воздуха. Доработка двигателя без увеличения его объёма обычно не приводит к значительному эффекту, поскольку скорость поступления воздуха в камеру заметно не изменяется. Одним из выходов в таком случае является подача сжатого воздуха или подача воздуха при помощи турбины или компрессора.

Виды турбин, устанавливаемых на атмосферный двигатель

Принцип работы турбинного двигателя

Основным элементом турбины, какой бы конструкции она ни была, является крыльчатка, установленная в трубе.

Эта крыльчатка, вертясь, нагнетает воздух в трубу, который в дальнейшем попадает в двигатель. Следовательно, задача состоит в том, как раскрутить крыльчатку.

На сегодняшний день используется два подхода к тому, как раскрутить крыльчатку – ременная передача с подсоединением к двигателю и использование выхлопных газов для генерации крутящего момента (здесь устанавливается ещё одна турбина). Конечно, при небольшой мощности можно было бы соорудить и электрическую систему подачи воздуха, но что-то о такой не слышно.

Ременная передача крутящего момента на крыльчатку от двигателя, конечно, позволит увеличить мощность двигателя, но не увеличит его КПД, поскольку часть энергии будет отбирать турбина наддува. Другое дело, если использовать для раскрутки крыльчатки выхлопные газы. Идея состоит в том, что они очень горячие и потому гораздо легче воздуха. Газы, являясь легче воздуха, стремятся вверх, что можно использовать для раскрутки крыльчатки или соорудить двигатель наподобие парового.

В этом случае нет затрат на раскрутку турбины и всё решение может привести к повышению КПД нашего двигателя (уменьшится расход топлива). В настоящее время подобные системы имеют две крыльчатки, расположенные на одном валу, но располагающиеся в разных трубах. Выхлопные газы раскручивают одну крыльчатку, в свою очередь крутящий момент через вал передаётся на вторую крыльчатку.

Автотурбина

Как бы ни была выгодна турбина, установка её дело не тривиальное. С ременной передачей было бы проще, но от неё эффект меньше. Тем не менее, многие умельцы стремятся установить турбину своими руками. Однозначного решения по монтажу турбины здесь нет, давайте рассмотрим, какие задачи здесь возникают.

Самостоятельная установка турбины

Принцип турбонаддува

Итак, вы решили установить своими руками турбину, которая раскручивается выхлопными газами. Задачи возникают при этом следующие:

  1. Работа атмосферного двигателя настроена достаточно оптимально, теперь же в двигатель начнёт поступать больше кислорода. Логично, если будет поступать и больше топлива, собственно, это и приведёт к большей мощности. Большее поступление топлива потребует более мощного насоса.
  2. Теперь в двигатель поступает большее количество взрывной смеси в тот же объём, следовательно, давление в системе возрастает. В такой ситуации возможна детонация ещё до того момента, как цилиндры двигателя займут свои крайние точки. Значит, необходимо будет переделать двигатель так, чтобы детонация не происходила раньше времени.
  3. Изменился режим подачи горючего, значит, надо поработать над настройками электроники, чтобы поступало такое количество горючего, какое нужно.
  4. Выхлопные газы горячи. К тому же при работе крыльчатки разогреваются. Горячий воздух, расширяясь, в том же объёме содержит меньше кислорода, нежели холодный, поэтому систему необходимо охлаждать. Для этого используют масло и воздушный радиатор.
  5. Для раскрутки крыльчатки будут использоваться лишь часть выхлопных газов. Излишек через клапан надо будет выводить.
  6. Предохранительный клапан должен стоять и на трубе подачи воздуха под давлением.
  7. Придется модернизировать сцепление.

Установленное оборудование

Кроме того, потребуется усилить опоры двигателя, заменить распредвалы. Все вместе это влетит в копеечку. Но этого мало, ведь потребуется специальный блок управления с индивидуальной программой, который позволит мотору хотя бы завестись.

Это основные моменты, над которыми надо будет подумать.

Видео

Как установить турбину на восьмиклапанный мотор ВАЗ 2109, показано ниже:

Можно ли поставить турбину на карбюраторный двигатель

Подавляющее большинство автовладельцев стремятся к максимальному повышению мощности своей машины различными доступными способами.

Одним из вопросов, который часто задают обладатели карбюраторных авто, является то, как поставить турбину на карбюраторный двигатель. Если владелец карбюраторного ДВС решил заняться таким усовершенствованием и тюнингом, тогда необходимо отдельно учесть целый ряд особенностей.

Содержание статьи

Немного теории

Наиболее эффективно проводить подобные усовершенствования получается у того, кто имеет четкое представление о своих действиях. Для этого необходимо разбираться в теоретической части.

Итак, мощность автомобиля и расход топлива зависят от качества и степени обогащения топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры, а также от ее объема.

Разумеется, объем сжигаемой смеси можно увеличить путем увеличения камеры сгорания, а также наращивания количества цилиндров. Однако оптимальных результатов это не принесет, так как двигатель становится большим и тяжелым, сильно увеличивается расход топлива. Турбонаддув решает эту проблему.

Дело в том, что обычный двигатель при работе сам себе нагнетает воздух за счет разрежения, которое создается поршнем.

В турбированном силовом агрегате эту работу выполняет турбокомпрессор. При этом воздух предварительно сжимается, что позволяет закачать больший его объем. То есть, можно сжигать больший объем горючего. В результате получается возрастание мощности двигателя по отношению к объему двигателя и потребленного горючего.

Один важный момент: воздух, как известно, при сильном сжатии нагревается. Вторично он будет нагреваться при сжатии в камере сгорания. При этом возможно возникновение детонации. А, кроме того, вследствие нагрева плотность воздуха в цилиндре будет уменьшаться, из-за чего закономерно уменьшиться эффективность всей системы. Чтобы убрать эти негативные явления, применяются интеркулеры – охладители воздуха из турбины. Они представляют собой радиатор.

Обычно турбокомпрессоры устанавливались на двигатели с электронным впрыском топлива (бензин или дизель), а механические компрессоры на карбюраторные ДВС. При этом турбина на карбюраторный мотор тоже может быть установлена, однако возникают дополнительные сложности, о которых будет рассказано немного позже.

Как уже было сказано, существует два типа компрессоров:

  • Турбокомпрессор, работающий за счет использования энергии выхлопных газов. Отработанные газы попадают на крыльчатку и вращают ее, благодаря чему и происходит нагнетание воздуха;
  • Компрессор с механическим приводом. Он работает от привода двигателя. При этом снижается КПД и возрастает расход топлива по сравнению с первым вариантом компрессора, так как механический нагнетатель отбирает часть мощности у ДВС.

Вся система, кроме самой турбины, включает в себя еще несколько важных узлов, о которых необходимо помнить при установке:

  • регулировочный клапан, который поддерживает заданное давление;
  • перепускной клапан, который обеспечивает возврат сжатого воздуха назад, во впускные патрубки компрессора, если дроссельная заслонка двигателя закрыта;
  • стравливающий клапан, который сбрасывает сжатый воздух в атмосферу при закрытой дроссельной заслонке;
  • воздушные патрубки;
  • масляные патрубки (служат для смазывания и охлаждения турбины).

Сложности установки турбины на карбюраторный двигатель

  1. Сам процесс установки турбины во многом напоминает процедуру на инжекторном ДВС (установка интеркулера, турбокомпрессора, элементов управления турбиной и т.д.). Главные трудности связаны с карбюратором.
  2. Из-за того, что в цилиндры топливная смесь подается через жиклеры, когда устанавливается турбина на карбюраторный двигатель, приходится менять их на другие, большего диаметра, чтобы смесь не переобеднялась. А подобрать неродные жиклеры на карбюратор и обеспечить нормальную его работу во всех режимах очень непросто.

    Большинство карбюраторов не предназначены для работы в паре с турбиной. Хотя, некоторые заводы выпускали в небольшом количестве карбюраторные двигатели, изначально оборудованные турбокомпрессорами.

  3. За счет того, что у турбодвигателей другая степень сжатия, чем у атмосферных, необходимо помнить о детонации и способах ее устранения. Как правило, проверенным способом является решение увеличить объем камеры сгорания. Это достигается путем установки дополнительных прокладок под головку блока цилиндров.
  4. Также придется отрегулировать работу системы так, что при разных оборотах двигателя давление воздуха из турбины тоже было соответствующим. В противном случае проявятся излишки или нехватка воздуха во впускном коллекторе по отношению к объему подаваемого топлива.

Это основные проблемы, с которыми придется столкнуться, устанавливая компрессор на карбюраторный мотор. Но кроме этого возможны дополнительные трудности, которые будут зависеть от модели авто,  а также от режимов его эксплуатации.

Из самых главных преимуществ такой установки стоит выделить следующие:

  1. Уменьшение расхода топлива при грамотной эксплуатации ТС при повседневной езде. Речь идет о возможности поднять крутящий момент, что, в свою очередь, существенно снизит частоту переключения передач на пониженные в условиях городских загруженных дорог в плотном потоке. Опять-таки, это приведет к снижению расхода топлива.
  2. Снижение шума во время работы двигателя, так как нет необходимости крутить агрегат до высоких оборотов. Также при комплексном тюнинге имеется возможность дополнительно и весьма значительно улучшить отдачу от мотора;

Выводы

Как видно, карбюраторный двигатель с турбиной имеет право на существование и может даже оказаться более выгодным по сравнению с обычным атмосферным, хотя такое переоборудование доставит хлопот и потребует серьезных переделок и денежных затрат. По понятным причинам на практике турбированные карбюраторные ДВС встречается очень редко, тем более на гражданских авто.

Также перед установкой компрессора стоит предварительно определиться с тем, в каких режимах планируется эксплуатация автомобиля: скоростная езда по трассе или обычные повседневные поездки по городу.

Еще важно подобрать и правильно настроить турбину в соответствии с рабочим объемом самого силового агрегата. Как правило, процесс настройки является не менее трудоемким, чем монтаж.

Что касается ресурса двигателя, в большинстве случаев установка наддува на атмосферный агрегат так или иначе уменьшает срок службы мотора и КПП, особенно если двигатель и трансмиссия не были для этого специально подготовлены и доработаны.

Читайте также

Установка турбины – как правильно установить турбину


Установка турбины требует снятия с неё всех транспортных заглушек. Внимательно нужно осмотреть места присоединения на двигателе, убедиться в отсутствии посторонних предметов в газовых, воздушных и масляных каналах.

По рекомендациям специалистов, замена турбины должна производиться на специализированных ремонтных предприятиях, имеющих лицензию на данный вид выполняемых работ. Самостоятельная установка турбокомпрессора требует выполнения определённых действий и операций.

Рекомендации по установке, после ремонта турбины:

1. турбокомпрессор подсоединяется к выпускному коллектору двигателя входным фланцем корпуса турбины. Установка турбокомпрессора должна проходить таким образом, чтобы было вертикальное положение оси фланцев подвода и слива масла. Не пытайтесь изменять конструкцию маслопроводов.

ВНИМАНИЕ! Не пользуйтесь уплотнительными замазками!

2. В маслоподводящее отверстие турбины (входной фланец корпуса подшипников) залить 20-30 грамм чистого моторного масла той же марки, которая используется в двигателе и несколько раз провернуть ротор турбины рукой (для более равномерного распределения смазки). Ротор должен вращаться легко, без заеданий.

 

 

 

3. перед установкой турбины на двигатель проверьте, все ли трубопроводы (подача/слив масла, впуск/выпуск компрессора и турбины) чистые и в них нет никаких посторонних предметов.

4. после установки на двигатель проверить герметичность соединений воздушного тракта перед турбокомпрессором и за ним.

5. по окончании установки турбины несколько раз прокрутить двигатель стартером не запуская его (пока не погаснет индикатор давления масла) для подачи масла в турбокомпрессор.

6. после установки восстановленной (новой) турбины, запустить двигатель и дать поработать на холостом ходу 10-15 минут. Давление масла должно быть не менее 0,8 кг/см2. Проверить отсутствие подтеканий масла в соединениях. После этого эксплуатировать двигатель в соответствии с инструкцией.

Тюнинг Субару часть 4. Установка турбины

Эта часть статьи посвящена повышению производительности мотора за счет установки турбины. Перейти к остальным разделам вы можете по ссылке из оглавления в конце каждой статьи.

Варианты увеличения производительности

Поднять производительность обычного атмосферного двигателя можно без изменения его объема, за счет принудительной подачи дополнительного воздуха в цилиндры и создания давления, выше атмосферного. Для этих целей существует два типа внешних механизмов:

  • механический нагнетатель (supercharger), приводимый в движении двигателем
  • турбо-нагнетатель (turbocharger), который использует энергию выхлопных газов, то есть работает на отходах

Компрессор с механическим приводом забирает на себя часть энергии двигателя, а турбокомпрессор не требует дополнительных  энергозатрат и обеспечивают более высокий прирост мощности, поэтому сегодня речь пойдет о последнем.

Как работает турбокомпрессор

Принцип действия заключается в следующем: на одном валу закреплены 2 колеса с лопастями, иначе, крыльчатки. Выхлопные газы вращают лопасти одной крыльчатки, она передает движение на вторую, которая, в свою очередь, начинает вращаться и нагнетать в цилиндры двигателя обычный воздух. Естественно, на объем поступающего воздуха оказывает влияние размер самой турбины.

Типы турбин

Обычный турбокомпрессор действует, практически, как насос, поэтому прежде, чем начать подачу воздуха в двигатель, ему необходимо наполниться. Естественно, существенное влияние на результат оказывает размер корпуса турбины, отсюда возникло деление турбин на большие и маленькие.

Если размер невелик, то наполнение произойдет быстрее, и выход на буст произойдет раньше. Правда, значительного прироста мощности в этом случае ожидать не приходится. Большой турбокомпрессор, напротив, способен прокачать больший объем воздуха, обеспечивая максимальную мощность, зато увеличивается турболаг (или другими словами – турбояма).  Для ускорения раскрутки и сокращения турбоямы используются более продвинутые варианты –  твин-турбо и би-турбо. В основном, такая технология применяется на спортивных и гоночных моделях, что объясняется сложной системой управления и высокой ценой.

Сказать, что один тип турбины лучше другого, нельзя – все зависит от того, какую цель вы преследуете. 

Установка турбины

Задача это комплексная и непростая. Нужно понимать, что другие компоненты автомобиля должны будут соответствовать выбранному уровню тюнинга. Помимо выбора оптимального компрессора, понадобятся работы по увеличению прочности и надежности двигателя, доработке системы управления двигателем, впускного коллектора и всей выхлопной системы. Возможно, как шутят мастера, придется перебрать половину автомобиля.

Что касается марок турбин для Субару, то на сегодняшний день основными производителями являются японские компании Ishikawajima Heavy Industries (IHI) и  Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Также на российском рынке представлены системы турбонаддува Advanced Vehicle Operations, Апекси, Greddy. Информацию о технических  характеристиках турбин Субару можно найти в статье «Турбина Субару – за и против».

Но окончание установки не означает завершение процесса: турбокомпрессор  Субару требует особого ухода и регулярного техобслуживания, поэтому желательно найти надежный автосервис.

Установка турбины – это дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга, зато увеличение мощности и крутящего момента будет впечатляющим.

Все статьи цикла «Тюнинг Субару»

Прочитать другие статьи вы можете, переходя по ссылкам.

1. Виды тюнинга
2. Диагностика и ремонт двигателя – первый шаг к тюнингу
3. Чип-тюнинг Субару, экономично и эффективно
4. Установка турбины Субару
5. Тюнинг топливной системы Субару
6. Настройка выхлопной системы Субару как необходимый этап для тюнинга двигателя
7. Мелкий подготовительный тюнинг
8. Тюнинг двигателя: повышение параметров надежности
9. Новый коленвал, поршни и шатуны Субару – новые возможности
10. Строкер-кит и гильзовка
11. Спортивный распредвал для Субару
12. Закись азота – быстрый результат

Как поставить на двигатель турбину: Видео Фото и отзыв!

Что нужно знать при установке турбины на двигатель

Вот что нужно для того, чтобы установить турбину на автомобиль с атмосферным двигателем.

Как только я понял, что мне нужно установить турбину на свою машину, которая стояла на обычном 2,5-литровом атмосферном дизеле. Поспрашивал совета у знакомых и полазил по форумам и пришел к выводу, что эту затею можно осуществить, но увеличение мощности совершенно не покроет тех затрат, которые мне предстоят в реализации этой авантюры.Ну а если ставить большую турбину с большим давлением наддува, то нужна всего телега и маленькая тележка денег, т.к. под замену автоматически ставится коробка передач, шестерни, приводы и даже тормоза.

Во владении появился автомобиль

Следом, такие мысли меня посещали, но самым главным «но» в этот раз было скорое снижение ресурса, на этот раз бензиновый двигатель 1,8 л.

Однако, читая форумы в Интернете и в зарубежном сегменте Интернета, можно легко прийти к выводу, что эта тема остается популярной среди любителей тюнинга, не останавливаясь на временных и в связи с денежными тратами, они даже не боятся того, что двигатель может выйти из строя.Для этих ребят идеальная скорость и создание чего-то нового на базе имеющейся технической базы. Похвальная жажда приключений, ничего не скажешь.

Не более четырех дней назад на сайте www.popularmechanics.com было опубликовано видео Инженерное объяснение Джейсону Фенске, в котором были объяснены основы установки турбины на двигатель.

Сегодня мы не будем вдаваться в технические подробности этого мероприятия, а лишь опубликуем видео (инструкция по включению переведена на русский язык с субтитрами в конце новости), для тех, кто хочет узнать больше о том, как установить турбину по двигателю в следующую пятницу напишем подробную статью.

А пока повторю пять основных моментов, которые следует учитывать при установке турбины на нейробиологический двигатель:
  • 1. Приобрести турбину подходящую по характеристикам для данного типа двигателя
  • 2. Установите новые топливные компоненты двигателя, включая топливный насос, насос высокого давления, если таковые имеются, более эффективные топливные форсунки. Также в ролике рассказывают о необходимости использования высокооктанового топлива, если вы намерены значительно поднять мощность двигателя.
  • 3. При наличии блока управления двигателем (ЭБУ) он подлежит замене или перекалибровке для правильного питания двигателя.
  • 4. Дополнительно потребуется замена датчиков отвечающих за работу двигателя на определенных режимах работы, установка интеркулера, замена свечей на другой тип, установка проставки между головкой и блоком двигателя для снижения компрессии либо использовать специальные поршни, также предназначенные для снижения компрессии.
  • 5. И, наконец, пятый главный момент, нужно найти хороших художников и профессионалов, которые все это добро будут правильно устанавливать, откалибровать.

Кратко – это были основные советы, данные в видео. Подробнее об установке турбины мы напишем на следующей неделе. До скорого!

Как включить субтитры.

1. Откройте настройки в правом нижнем углу и включите английские субтитры

2. Перейдите в настройки — субтитры и нажмите «Перевести».

6 различных типов турбонагнетателей и преимущества каждой установки

В чем разница между одинарным, двойным, двойным спиральным, изменяемой геометрией или даже электрическим турбокомпрессором? Каковы преимущества каждой установки?

Мир турбонаддува так же разнообразен, как и схемы двигателей.Давайте посмотрим на разные стили:

  1. Однотурбинный
  2. Твин-турбо
  3. Турбина Twin-Scroll
  4. Турбодвигатель с изменяемой геометрией
  5. Двойной спиральный турбонагнетатель с регулируемой скоростью
  6. Электрическая турбина

1.

Однотурбинный

Только одиночные турбонагнетатели обладают безграничной изменчивостью.Различия в размерах крыльчатки компрессора и турбины приведут к совершенно разным характеристикам крутящего момента. Большие турбины обеспечат высокую максимальную мощность, но меньшие турбины обеспечат лучшее рычание на низких оборотах, поскольку они вращаются быстрее. Существуют также одинарные турбины на шарикоподшипниках и опорных подшипниках. Шариковые подшипники обеспечивают меньшее трение для вращения компрессора и турбины, поэтому они быстрее раскручиваются (при увеличении стоимости).

Преимущества

  • Экономичный способ увеличения мощности и эффективности двигателя.
  • Простой, вообще самый простой в установке вариант турбонаддува.
  • Позволяет использовать меньшие двигатели для производства той же мощности, что и более крупные безнаддувные двигатели, которые часто могут уменьшить вес.

Недостатки

  • Одиночные турбины, как правило, имеют довольно узкий эффективный диапазон оборотов. Это делает выбор размера проблемой, так как вам придется выбирать между хорошим крутящим моментом на низких оборотах или лучшей мощностью на высоких.
  • Реакция Turbo может быть не такой быстрой, как альтернативные настройки Turbo.

2. Твин-турбо

Как и в случае с одинарными турбонагнетателями, при использовании двух турбонагнетателей существует множество вариантов.У вас может быть один турбокомпрессор для каждого ряда цилиндров (V6, V8 и т. д.). В качестве альтернативы можно использовать один турбонагнетатель для низких оборотов и использовать байпас для более крупного турбонагнетателя для высоких оборотов (I4, I6 и т. д.). У вас может быть даже две турбины одинакового размера, одна из которых работает на низких оборотах, а обе — на более высоких. На BMW X5 M и X6 M используются турбины с двойной спиралью, по одной с каждой стороны V8.

Преимущества

  • Для параллельных двойных турбин на V-образных двигателях преимущества (и недостатки) очень похожи на установки с одинарными турбинами.
  • Для последовательных турбонаддувов или использования одного турбонагнетателя на низких оборотах и ​​обоих на высоких оборотах это позволяет получить гораздо более широкую и пологую кривую крутящего момента. Лучший крутящий момент на низких оборотах, но мощность не будет уменьшаться на высоких оборотах, как с небольшим одинарным турбонаддувом.

Недостатки

  • Стоимость и сложность, так как вы почти удваиваете количество турбокомпонентов.
  • Существуют более легкие и эффективные способы достижения аналогичных результатов (см. ниже).

3. Турбина Twin-Scroll

Турбокомпрессоры с двойной спиралью почти во всех отношениях лучше, чем турбины с одной спиралью.При использовании двух спиралей импульсы выхлопа разделяются. Например, на четырехцилиндровых двигателях (порядок зажигания 1-3-4-2) цилиндры 1 и 4 могут питаться от одной спирали турбокомпрессора, а цилиндры 2 и 3 — от отдельной спирали. Почему это выгодно? Допустим, цилиндр 1 заканчивает свой рабочий ход, когда поршень приближается к нижней мертвой точке, и выпускной клапан начинает открываться. Пока это происходит, цилиндр 2 завершает такт выпуска, закрывая выпускной клапан и открывая впускной клапан, но происходит некоторое перекрытие.В традиционном турбоколлекторе с одной спиралью давление выхлопных газов из цилиндра 1 будет мешать цилиндру 2 втягивать свежий воздух, поскольку оба выпускных клапана временно открыты, уменьшая давление, достигающее турбонагнетателя, и влияя на то, сколько воздуха втягивает цилиндр 2. Разделив свитки, эта проблема устраняется.

Преимущества

  • На выхлопную турбину поступает больше энергии, что означает увеличение мощности.
  • Возможен более широкий диапазон оборотов эффективного наддува за счет различных конструкций спирали.
  • Возможно большее перекрытие клапанов без ущерба для продувки выхлопных газов, что означает большую гибкость настройки.

Недостатки

  • Требуется особая компоновка двигателя и конструкция выхлопа (например, I4 и V8, где 2 цилиндра могут подаваться на каждую спираль турбонаддува через равные промежутки времени).
  • Стоимость и сложность по сравнению с традиционными одинарными турбинами.

4. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT)

Возможно, одна из самых исключительных форм турбонаддува, VGT ограничена в производстве (хотя довольно распространена в дизельных двигателях) из-за стоимости и требований к экзотическим материалам.Внутренние лопасти внутри турбонагнетателя изменяют отношение площади к радиусу (A/R) в соответствии с частотой вращения. При низких оборотах низкое отношение A/R используется для увеличения скорости выхлопных газов и быстрого запуска турбонагнетателя. По мере увеличения оборотов соотношение A/R увеличивается, чтобы увеличить поток воздуха. Результатом является низкая турбо-задержка, низкий порог наддува и широкий и плавный диапазон крутящего момента.

Преимущества

  • Широкая плоская кривая крутящего момента. Эффективный турбонаддув в очень широком диапазоне оборотов.
  • Требуется всего один турбонаддув, что упрощает установку последовательного турбонаддува в нечто более компактное.

Недостатки

  • Обычно используется только в дизельных двигателях, где количество выхлопных газов меньше, поэтому лопасти не повреждаются под воздействием тепла.
  • Для бензиновых двигателей стоимость обычно не позволяет использовать их, поскольку для обеспечения надежности необходимо использовать экзотические металлы. Эта технология использовалась на Porsche 997, хотя существует очень мало бензиновых двигателей VGT из-за связанных с этим затрат.

5. Регулируемый турбокомпрессор Twin Scroll

Могло ли это быть решением, которого мы ждали? Во время посещения SEMA 2015 я остановился на стенде BorgWarner, чтобы ознакомиться с последними достижениями в области турбонаддува, среди концепций которого находится регулируемый турбонаддув с двойной спиралью, как описано в видео выше.

Преимущества

  • Значительно дешевле (теоретически), чем VGT, что делает возможным использование бензинового турбонаддува.
  • Позволяет получить широкую плоскую кривую крутящего момента.
  • Более прочная конструкция по сравнению с VGT, в зависимости от выбора материала.

Недостатки

  • Стоимость и сложность по сравнению с использованием одинарной турбонаддува или традиционной двойной прокрутки.
  • С этой технологией уже экспериментировали (например, быстродействующий золотниковый клапан), но, похоже, она не прижилась в мире производства.Вероятно, есть дополнительные проблемы с технологией.

6. Электрические турбонагнетатели

Добавление мощного электродвигателя устраняет почти все недостатки турбокомпрессора.Турбо лаг? Ушел. Не хватает выхлопных газов? Без проблем. Турбо не может создавать крутящий момент на низких оборотах? Теперь это возможно! Возможно, следующий этап современного турбонаддува, есть и несомненные недостатки электрического тракта.

Преимущества

  • При непосредственном подключении электродвигателя к колесу компрессора турбояма и недостаточное количество выхлопных газов могут быть практически устранены за счет вращения компрессора с помощью электроэнергии, когда это необходимо.
  • Подключив электродвигатель к выхлопной турбине, можно восстановить потерянную энергию (как это делается в Формуле-1).
  • Очень широкий эффективный диапазон оборотов с равномерным крутящим моментом.

Недостатки

  • Стоимость и сложность, так как теперь вы должны учитывать электродвигатель и следить за тем, чтобы он оставался холодным, чтобы предотвратить проблемы с надежностью. Это касается и добавленных контроллеров.
  • Упаковка и вес становятся проблемой, особенно с добавлением батареи на борту, которая будет необходима для обеспечения достаточной мощности турбонагнетателя, когда это необходимо.
  • VGT или Twin-Scrolls могут предложить очень похожие преимущества (хотя и не совсем на том же уровне) по значительно более низкой цене.

Экспериментальная установка TIGERS на безнаддувном двигателе (марки,…

Контекст 1

… В отчете Министерства энергетики США (US DOE) за 2010 г. (Kruiswyk, 2010) указано, что эффективность электрической машины на турбовал не дотягивал до заданных значений, и частично из-за этого электрическая машина имела склонность к перегреву на более высоких уровнях мощности.Однако на следующем этапе плана действий эта проблема будет решаться компанией Caterpillar в сотрудничестве с Barber-Nichols Inc. для разработки и анализа нового поколения электрических машин. отбор энергии из выхлопного потока. Для решения этой проблемы были проведены соответствующие исследования в этой области (Rajoo & Martinez-Botas, 2008). В недавней работе известного производителя грузовых автомобилей Navistar базовые турбокомпрессоры двигателя были модернизированы с помощью высокоэффективных турбинных колес, чтобы уменьшить противодавление для включения системы турбокомпрессора.Как моделирование, так и экспериментальная проверка помогли определить оптимальную геометрию для наилучшего соотношения воздух-топливо и минимального противодавления двигателя (Ojeda & Rajkumar, 2012). ETC — это относительно новая технология, адаптированная для грузовых автомобилей или наземного применения, поэтому для преодоления некоторых проблем, описанных в разделе 6.2, требуются время и ресурсы. В отчете Министерства энергетики США за 2010 год (Kruiswyk, 2010) было определено несколько агентств/компаний, которые будут работать и обновлять результаты по нескольким вопросам ETC: a.Barber-Nichols Inc. — Сотрудничество по разработке и анализу электрической машины Gen2. б. Концепции NREC – Консультации по вопросам проектирования и оптимизации турбомашин. в. Honeywell Turbo Technologies — Предоставлены прототипы компонентов турбомашин. д. Имперский колледж, Лондон – проведены газовые стендовые испытания передовых компонентов турбомашин e. Национальная лаборатория Ок-Ридж – проведены испытания передовых компонентов турбомашин на двигателе f. ООО «Турбо Солюшнс Инжиниринг» — Консультации по вопросам проектирования и оптимизации турбомашин.В ходе совместной работы Университета Цинхуа и General Motors Global R&D (Zhuge, Huang, Wei, Zhang, & He, 2011) бензиновый ETC был изучен и оценен в соответствии со стандартом Агентства по охране окружающей среды США (US EPA) US06 и FTP75 вождения. циклы. Тест проводился с использованием турбины с фиксированной геометрией (FGT) и турбины с изменяемым соплом (VNT) с помощью программного обеспечения GT Drive для работы двигателя. Результаты показывают, что оптимизация геометрической конструкции турбины с турбокомпаундом не может одновременно удовлетворять требованиям к практическим ездовым циклам двигателя с высокой и низкой нагрузкой, таким как ездовые циклы US06 и FTP75.Система ETC с VNT может улучшить КПД двигателя в условиях высокой нагрузки двигателя и увеличить выработку электроэнергии, но не оказывает существенного влияния на улучшение топливной экономичности двигателя при практических ездовых циклах. Будут проведены дальнейшие исследования для производства системы ETC и проверки ее работы на бензиновом двигателе. В 2011 году Имперский колледж провел исследование по проектированию и разработке турбины низкого давления для литрового бензина ETC. Одномерное моделирование двигателя показало, что при использовании ETC можно ожидать снижения удельного расхода топлива при торможении (BSFC) на 3%.Используя результаты численного анализа CFD, исследования доказывают, что турбина может достигать высокой производительности в диапазоне давлений от 1,04 до 1,3 бар; в то время как за пределами этого диапазона было обнаружено, что производительность турбины существенно снижается. Конструкция также позволяет турбине управлять небольшим электрогенератором с максимальной выходной мощностью 1,0 кВт (Mamat, Padzillah, Romagnoli, & Martinez-Botas, 2011). В настоящее время ни одно из приложений не было адаптировано для морского или военно-морского использования. Однако, благодаря компактности и гибкости его эксплуатации на наземных транспортных средствах, возможно его применение в будущем на кораблях ВМФ.Механическая турбокомпаундная система включает в себя обычный турбонагнетатель, который рекуперирует энергию выхлопных газов в турбине для наддува воздуха, поступающего в двигатель обычным образом. После турбины турбонагнетателя выхлопные газы проходят через вторую турбину. Восстановленная здесь энергия добавляется к крутящему моменту двигателя через систему валов, шестерен и гидравлическую муфту (Hopman & Kruiswyk, 2005). В настоящее время Volvo, Detroit Diesel, Iveco и Scania уже производят двигатели, использующие эту систему, в основном для дальнемагистральных грузовиков.На рис. 22 показана компоновка механического турбокомпаунда. Турбогенератор представляет собой силовую турбину, соединенную с небольшим генератором, установленным после турбонагнетателя двигателя или выхлопа двигателя для безнаддувного двигателя. Турбогенератор TIGERS (интегрированная система рекуперации газовой энергии турбогенератора), разработанный компанией Controlled Power Technologies (CPT) Ltd, Великобритания, представляет собой переключаемый реактивный генератор с водяным охлаждением, соединенный с турбиной с приводом от выхлопных газов. Это не силовая турбина с прямой связью, расположенная ниже по потоку, как любые другие электрические турбомашины, и ее можно установить после расположения выпускного коллектора, как показано на рис.23. CPT продолжает работу, проделанную Шеффилдским университетом и компанией Switched Reluctance Drive в 2007 году, и в настоящее время занимается коммерческим производством TIGERS («Турбина рекуперации энергии выхлопных газов», 2012 г.). Он способен работать при температуре выхлопных газов > 900°C, на скорости до 80 000 об/мин, развивая мощность на валу 6 кВт. Система TIGERS включает в себя полнопоточный байпас с электронным управлением, который обеспечивает подачу в турбогенератор требуемой доли отработавших газов, определяемой системой управления.Фирма заявила, что система довольно проста и частично основана на существующих технологиях; он может быть полностью разработан для всех двигателей легковых автомобилей, фургонов, автобусов и грузовиков в течение нескольких лет. Что касается механического турбокомпаунда, производители двигателей стремятся улучшить экономию топлива за счет улучшения конструкции и материалов, используемых в компаунде двигатель-турбокомпаунд. Caterpillar (Tennant & Walsham, 1989; Wilson, 1986) использовала осевую силовую турбину на 14,6-литровом дизеле и сообщила о среднем снижении BSFC примерно на 4.7% за сдачу экзамена по вождению за городом на 50 000 миль в США. Компания Cummins (Brands, Werner, & Hoehne, 1981) использовала силовую турбину с радиальным потоком и сообщила о максимальном улучшении BSFC на 6% при полной нагрузке и на 3% при частичной нагрузке. Scania (Howe, 2005) применила эту технологию на 11-литровом 6-цилиндровом дизельном двигателе с турбонаддувом и сообщила, что обеспечивает улучшение BSFC на 5% при полной нагрузке. Паттерсон и др. (Patterson, Tett, & McGuire, 2009) в своей работе заявили, что механическая турбокомпаундная система является потребителем энергии при малых нагрузках и оборотах холостого хода.Каллахан и др. (Callahan, Branyon, Forster, Ross, & Simpson, 2012) далее объясняет, что использование турбонагнетателя с фиксированной геометрией в сочетании с осевой силовой турбиной в большинстве механических турбокомпаундных установок создает дополнительное противодавление в двигателе, что приводит к дополнительной накачке. потери, тем самым снижая средний BSFC. С другой стороны, турбогенерация TIGERS не имеет никаких сложностей, связанных с системами зубчатых передач в механической установке турбокомпаундирования, и позволяет изменять или контролировать мощность, извлекаемую из генератора.Однако эксплуатация электрической машины в условиях высокой температуры не создает особых проблем. Предыдущие исследования были проведены для устранения любых проблем с генератором переключаемого сопротивления (SR) для его эффективной работы (Michon, Calverley, & Atallah, 2011, 2012; Michon, Calverley, Powell, Clark, & Howe, 2005; Michon et al. ., 2006). В рамках исследовательского сотрудничества Шеффилдского университета и Switched Reluctance Drives UK в 2007 году им удалось разработать и запатентовать турбогенератор с переключаемым сопротивлением и запатентовать его, способный генерировать мощность на валу 6 кВт при 80 000 об / мин от 2-литрового бензинового двигателя без наддува.Для электрического генератора была выбрана машина с переключаемым сопротивлением (SR) из-за высокой скорости вращения и рабочих температур (Michon et al., 2007). Исследование, проведенное Юго-Западным научно-исследовательским институтом (Michon et al., 2007) на двигателе DetroitTM DD15®, показывает, что работа, производимая механической турбокомпаундной установкой, компенсирует насосные потери в определенном диапазоне работы. В частности, при 1400 об/мин при полной нагрузке осевая турбина обеспечивает расчетное увеличение мощности на 2,5% и соответствующее снижение BSFC.В другом исследовании, проведенном Крэнфилдским университетом на автомобиле F1 Cosworth («Исследуя F1’s New Dawn», 2011 г.), было обнаружено увеличение мощности примерно на 7% в рабочем диапазоне двигателя, от 8000 до 10000 об / мин. Пиковая мощность увеличивается на 8%, что приводит к увеличению КПД двигателя на 2%. В настоящее время ни одна из этих технологий не установлена ​​ни на одном судне или лодке. Большая часть недавних исследований была сосредоточена на наземных применениях, таких как автобусы, грузовики и автомобили. Тем не менее, будущие исследования выиграют от использования этих двух технологий для морских применений.Таблица 2 суммирует сравнение и применимость каждой системы рекуперации отработанного тепла. В зависимости от фактора применимости несколько систем могут быть выбраны в качестве вариантов рекуперации отработанного тепла на военных кораблях. Если принять во внимание такие факторы, как ограничения по пространству и весу, ТЭГ с последующим турбокомпаундированием может быть наиболее подходящей технологией для применения в области рекуперации отработанного тепла. Донные циклы следует выбирать, если нет ограничений по площади и весу. Паровой цикл Ренкина с дизельным двигателем является наиболее распространенным применением, особенно на крупных торговых судах.Тем не менее, приложение на борту военных кораблей может быть использовано с использованием того же подхода на торговых судах, но с меньшим пакетом. С другой стороны, для применения ОРЦ на борту требуются дополнительные исследования для решения вопроса токсичности, термической и химической нестабильности органической рабочей жидкости. Цикл Брайтона по-прежнему занимает лидирующие позиции в области рекуперации отработанного тепла для военных кораблей, особенно с использованием морских газовых турбин в качестве главных силовых установок. В результате обзора было установлено, что каждая рекуперация отработанного тепла …

Прогноз мощности, вырабатываемой силовой турбиной, в качестве механизма рекуперации отработанного тепла на безнаддувном двигателе с искровым зажиганием с использованием искусственной нейронной сети

Отработанное тепло выхлопных газов представляет собой значительное количество тепловой энергии, которая обычно применение в системах отопления и электроснабжения. В этой статье исследуются характеристики безнаддувного двигателя с искровым зажиганием, оснащенного механизмом рекуперации отработанного тепла (WHRM) в легковом автомобиле седан.Представлено количество тепловой энергии от выхлопных газов, и результаты экспериментальных испытаний показывают, что концепция термодинамически осуществима и может значительно повысить производительность системы в зависимости от нагрузки, приложенной к двигателю. Однако наличие WHRM влияет на характеристики двигателя, немного снижая мощность. Метод моделирования создан с использованием искусственной нейронной сети (ИНС), которая прогнозирует мощность, производимую WHRM.

1. Введение

Количество автотранспортных средств продолжает расти во всем мире и, следовательно, увеличивает зависимость от нефти и увеличивает выброс углекислого газа в атмосферу, что способствует глобальному потеплению.Чтобы преодолеть эту тенденцию, необходимо внедрить новые автомобильные технологии для достижения большей экономии топлива без увеличения вредных выбросов. Было подсчитано, что для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в большинстве типичных транспортных средств, работающих на бензине, таких как типичный 2,0-литровый бензиновый двигатель, используемый в легковых автомобилях, 21% энергии топлива теряется через выхлоп при наиболее распространенной нагрузке и диапазоне скоростей. 1]. Остальная часть энергии топлива теряется в виде отходящего тепла в теплоносителе, а также потерь на трение и паразитных потерь.

Поскольку электрические нагрузки в транспортном средстве увеличиваются из-за повышения комфорта, ходовых качеств и передачи мощности, поэтому представляет интерес утилизация потерянной энергии путем разработки механизма рекуперации тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. В [2] установлено, что температура выхлопных газов изменяется в зависимости от нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя. Чем выше нагрузка на двигатель, тем выше температура выхлопных газов. Таким образом, значительное количество энергии, которая обычно теряется через выхлопы двигателей, может быть рекуперировано в электрическую энергию.Теоретически энергия выхлопных газов может быть использована для обеспечения дополнительного источника энергии для транспортных средств, что приведет к повышению эффективности, а также к общему сокращению выбросов парниковых газов.

Последние технологии утилизации отработанного тепла ДВС состоят из низкопотенциального тепла из системы охлаждения и высокопотенциального тепла из выхлопной системы. Для низкопотенциального отработанного тепла органический цикл Ренкина является предпочтительным выбором для восстановления отработанной энергии [3], тогда как для высокопотенциального тепла могут применяться несколько методов рекуперации энергии, такие как термоэлектрические генераторы [4, 5], турбонагнетатели [4]. 6–8], турбокомпаунды [9–12], система цикла Ренкина [13, 14], тепловая труба [15], кондиционирование воздуха [16], снижение выбросов [17], силовая турбина на отходах механизм рекуперации тепла [18].Подходы приводят к теоретическим, симуляционным или экспериментальным работам, которые могут улучшить удельный расход топлива при торможении (BSFC), что означает повышение общей эффективности.

Привлекательными методами для изучения являются турбокомпрессоры и турбокомпаунды из-за простой конструкции и низкой стоимости. Это связано с тем, что потенциал для получения более высокой выходной мощности и потенциал для улучшения BSFC и эффективности являются многообещающими. Для улучшения характеристик турбонагнетателя в нескольких исследованиях [6, 19–21] использовался электрический двигатель или встроенный стартер-генератор (ISG) для турбокомпрессора или для параллельной гибридной системы питания на дизельном двигателе [6].Целью этого метода является улучшение топливной экономичности дизельного топлива с воспламенением от сжатия гомогенного заряда (HCCI), что приводит к увеличению экономии топлива, снижению выброса сажи и выбросов на 10,9 %, 6 % и 12,1 % соответственно [6]. . Турбокомпрессор с электродвигателем представляет собой интеграцию высокоскоростного электродвигателя-генератора мощностью 7,5 кВт со стандартным турбокомпрессором большегрузного автомобиля, где целью этой системы является улучшение экономии топлива и турбо-запаздывания. В результате этой системы на городском автобусе экономия топлива может быть улучшена как минимум на 6% в зависимости от фактического ездового цикла.Электрический вспомогательный двигатель может уменьшить турбозадержку обычно на 50% [19–21].

Многие исследования турбокомпаунда посвящены стратегии управления [10], параметрической геометрии [9], динамической модели и характеристике [11, 22], а также поведению турбокомпаунда на основе рабочих графиков компонента турбокомпрессора и силовой турбины [23] . В работе [24] утверждается, что применение турбокомпаундной системы выгодно, особенно для тяжелонагруженных двигателей, что позволяет повысить мощность, крутящий момент и расход топлива на 10–11 %, 11 % и 5–11 % соответственно.

В стратегии управления [10] описаны разработки системы управления для электрической турбокомпаундной системы на дизельных двигателях большой мощности. Результаты моделирования, проведенного в [10], показывают, что при номинальной мощности расход топлива двигателя дорожного грузовика класса 8 будет снижен почти на 10 %. Учитывая типичную дорожную нагрузку для дорожного грузовика, где преобладающий режим работы двигателя составляет 1500 об/мин, а нагрузки колеблются от 25% до 50%, общее снижение расхода топлива оценивается примерно в 5% [10].В [9] представлен комплекс параметрических исследований силовой турбины, выполненных на турбокомпаундном дизеле с помощью модели сквозного потока турбины. Используя имитационную модель, результат проверяется и подтверждается данными испытаний производительности двигателя и достигается разумная точность. Параметрические исследования проводятся для анализа влияния параметров турбины (высоты лопатки, радиуса лопатки и сопла) на BSFC двигателя, мощность, степень расширения, массовый расход воздуха и температуру выхлопных газов. В результате геометрические параметры турбины (высота лопатки, радиус лопатки и угол выхода лопатки из сопла) оказывают существенное влияние на BSFC и мощность двигателя [9].

На наш взгляд, применение турбокомпаунда без системы турбонаддува в двигателе внутреннего сгорания невозможно. Таким образом, это условие является возможностью для изучения силовой турбины (турбокомпаунда) атмосферного двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, не имеющего системы турбонаддува, где в большинстве литературных исследований используются дизельные двигатели, а не двигатель с искровым зажиганием.

В этом исследовании предлагается простой новый механизм рекуперации отработанного тепла (WHRM) для легкового автомобиля.WHRM представляет собой устройство, адаптированное из модуля турбонагнетателя, в котором часть компрессора заменена генератором постоянного тока для получения выходного тока и напряжения. Ожидается, что эта простая и недорогая конструкция с простой рекуперацией энергии и простой системой управления станет отличной альтернативой системе рекуперации энергии.

Искусственный интеллект, который использовался во многих областях и приложениях в автомобильной технике, доказал, что взаимосвязь между различными зависимыми и независимыми переменными или факторами может быть смоделирована и смоделирована для прогнозирования или помощи в принятии решения для получения оптимальной рекуперации энергии.В этом исследовании для моделирования выбрана искусственная нейронная сеть (ИНС), которая имитирует корреляцию нескольких переменных и факторов, влияющих на выходную мощность механизма утилизации отработанного тепла.

В связанных исследованиях двигателей внутреннего сгорания нейронная сеть была выбрана для прогнозирования [25–28] и оптимизации [29]. В работе [30] использовалась нейронная сеть для исследования относительного вклада рабочих параметров в производительность и выбросы, которые применяются к дизельному двигателю с системой Common Rail, а в [31] использовалась нейронная сеть и она включалась в обычные модели среднего значения, которые могут представлять модель в реальном времени с высокой точностью и достоверностью для двигателя с искровым зажиганием.

ИНС — это алгоритм, имитирующий способ мышления человеческого мозга. Чем больше информации и испытаний дается через код, тем лучше результаты. Это называется обучением кода ANN. Дополнительную информацию об ИНС можно найти в [25–31].

Модель ИНС способна идентифицировать, изучать закономерности корреляции и отображать даже сложные взаимосвязи между набором входных данных и соответствующими целевыми значениями. По сравнению с моделью нейронной сети, традиционные модели прогнозирования были разработаны с фиксированным уравнением, основанным на ограниченном количестве данных и параметров.Если новые данные сильно отличаются от исходных данных, то модель обновит не только свои коэффициенты, но и форму уравнения. Другими словами, модель ИНС не нуждается в такой конкретной форме уравнения. После того, как модель ИНС обучена, новый входной шаблон можно использовать для прогнозирования другого выхода. Вместо этого модели нейронной сети требуется достаточное количество входных-выходных данных. Кроме того, он может постоянно переобучать новый набор данных, чтобы он мог адекватно адаптироваться к новым данным.

2. Экспериментальная установка

Эксперимент проводился на автомобиле Toyota с 1.Рядный четырехцилиндровый бензиновый двигатель объемом 6 литров. В таблице 1 приведены технические характеристики тестового двигателя.


Тип Спецификация

Клапан поезда DOHC 16 клапанов
Топливная система многоточечного впрыска топлива
Объем 1587 cc (рядный)
Степень сжатия 9.4: 1
Диаметр цилиндра 81 мм
Инсульт 77 мм
Мощность 112 л.с. @ 6600 оборотов в минуту
Динамометрический 131 Нм при 4800 оборотов в минуту

Схема экспериментальной установки показана на рис. 1. В качестве нагрузки использовались 75-ваттная и 100-ваттная лампочки, заставляющие генератор постоянного тока вырабатывать выходной ток и напряжение, которые регистрировались в компьютер через USB цифровой мультиметр.Воздуховод к впускному коллектору двигателя был оборудован цифровым анемометром с трубкой Пито для измерения объемного расхода всасываемого воздуха. Скорость двигателя и скорость турбины WHRM постоянно контролировались с помощью оптического тахометра, позволяющего записывать цифровые данные в компьютер через модуль сбора данных USB. Это также было применено к данным о положении дроссельной заслонки для всасываемого воздуха, полученным с помощью существующего датчика дроссельной заслонки в экспериментальном автомобиле. Тест проводился на дороге с переменной скоростью автомобиля до 70 км/ч при нормальном вождении и вождении на полном газу для измерения производительности двигателя с WHRM и без него.Некоторые характеристики приборов приведены в Таблице 2. Это исследование было проведено в дороге, поскольку количество исследований с использованием этого метода как такового ограничено [32]. Выводы этого исследования внесут важный вклад в понимание реальных условий нагрузки, когда использование динамометра довольно сложно для интерпретации реальных условий нагрузки на основе смоделированной нагрузки.



Диапазон Неопределенность

Extech Pitot Tube Anemometer для расхода объема воздуха (M 3 / мин) 0-99 999 ±3% показания.
Существующий датчик дроссельной заслонки для угла дроссельной заслонки (степени) 0-90 ° 9
Компактный оптический тахометр для скорости двигателя (RPM) 100-60 000 об / мин ± 0,5%
Компактный оптический тахометр для силовой турбины (об/мин) 100–60 000 об/мин ±0,5%
USB-мультиметр Pro’sKit для измерения напряжения (В) 0–600 В ±(0,5% + 4d)
Pro’sKit  USB-мультиметр для измерения силы тока (А) 0–10 А ±(1.2% + 10d)

ряд. = чтение.
д = цифры.

Для определения характеристик двигателя на полном газу выполняется программа моделирования. Это моделирование создано в среде Matlab Simulink. В моделировании используется демонстрационная программа Simulink [33] с некоторыми изменениями в соответствии с целью. Из моделирования мы можем получить мощность и крутящий момент двигателя экспериментального автомобиля.Результаты необходимы для сравнения до и после внедрения механизма рекуперации отработанного тепла, что может затем определить, влияют ли эти механизмы на производительность двигателя или нет. На рис. 2 показана исходная демонстрационная программа Simulink и внесенные в нее изменения.


3. Результаты и обсуждение

На рисунках 3, 4 и 5 показаны выхлопные газы как функция частоты вращения двигателя с каждым разом второго параметра температуры выхлопных газов, расхода воздуха и угла открытия дроссельной заслонки.




Тепловая энергия выхлопных газов зависит от частоты вращения двигателя и температуры выхлопных газов; однако в этом аргументе не выполняются некоторые действия. Это связано с тем, что экспериментальная работа проводилась на дороге, где ни один параметр не контролировался и не фиксировался. Измерение основано на обычном вождении по дороге, возникающем в динамических и переходных условиях. Тепловая энергия от выхлопных газов варьируется в диапазоне от 500 Вт до почти 20 кВт, что хорошо согласуется с [34], где тепловая энергия находится в диапазоне 5 кВт и может достигать до 23 кВт.Расход воздуха оказывает существенное влияние на тепловую энергию. Когда частота вращения двигателя и температура выхлопных газов высоки, а расход воздуха низкий, тепловая энергия последовательно следует за расходом воздуха.

Что касается угла дроссельной заслонки, увеличение угла дроссельной заслонки увеличит тепловую энергию, как показано на рисунке 5. Применяя от 10 до 30 градусов для нормального вождения, мы можем производить от 2 кВт до 12 кВт тепловой энергии. Однако при полном газе на дороге, где углы дросселя почти 90°, значение тепловой энергии может быть не максимальным.Это может быть связано с другими факторами в динамических и переходных условиях. Следовательно, чтобы оптимизировать тепловую энергию от выхлопа, нам нужно увеличить угол открытия дроссельной заслонки и нагрузку; таким образом, число оборотов двигателя, температура выхлопных газов и расход воздуха увеличатся. Настроив все эти параметры на оптимальные значения, можно получить тепловую энергию от выхлопных газов в оптимальных условиях. Очевидно, что энергия сбросного тепла высока (от 500 Вт до 20 кВт). Следовательно, рекуперация этой отработанной тепловой энергии из выхлопной системы имеет смысл.

На рис. 6 показаны измеренные данные параметров, которые включали тест на нормальное вождение и тест на полный газ. Оба теста четко различаются по кривой угла дроссельной заслонки, где самый высокий достигнутый угол дроссельной заслонки (около 87 °-88 °) был получен при тесте с полным дросселем. Испытание на полном газу проводится на дороге только для определения характеристик экспериментального автомобиля с точки зрения мощности двигателя и крутящего момента для сравнения с автомобилем с WHRM или без него, а не с обычным вождением.


Также на Рисунке 6 отчетливо видны корреляции между всеми параметрами; например, скорость потока воздуха влияет на скорость двигателя, а более высокая скорость потока воздуха приводит к более высокой скорости двигателя. Изменение угла дроссельной заслонки также напрямую влияет на расход воздуха, частоту вращения двигателя и скорость вращения турбины WHRM, что в конечном итоге соответственно изменяет выходной ток и напряжение. Однако во время движения нагрузка неизвестна.

При испытании на полном газу применялись два условия: 2-я и 3-я передачи при запуске.Четко показано, что скорость турбины может достигать более высокого значения мощности в положении 2-й передачи по сравнению с таковой в состоянии 3-й передачи. В положении 2-й передачи для начальной двигатель создает более высокий крутящий момент для начала движения и легко достигает 7000–8000 оборотов в минуту в течение нескольких секунд; однако в состоянии 3-й передачи двигатель будет иметь более низкий крутящий момент, что затруднит достижение частоты вращения двигателя 7000–8000 об / мин за несколько секунд.

Что касается напряжения и тока, генерируемого генератором, более высокое напряжение наблюдается при нагрузке 100 Вт/48 В до 42 вольт; однако более высокий ток наблюдается при нагрузке 75 Вт/24 В до 3.3  А. Это связано с крутящим моментом генератора. Нагрузка 100 Вт/48 В создает меньший крутящий момент для генератора; таким образом, могут быть достигнуты высокие обороты турбины, что приводит к более высокому напряжению. Однако эта нагрузка производит меньший ток из-за более высокого напряжения нагрузки. Корреляция между крутящим моментом и током напрямую связана, где более высокий ток дает более высокий крутящий момент. Низкое напряжение с более высокой мощностью нагрузки может создать более высокий ток для генератора.

На рис. 7 показана мощность, вырабатываемая WHRM.Четко показано, что нагрузка 75 Вт/24 В может генерировать более высокую мощность до 109 Вт по сравнению с нагрузкой 100 Вт/48 В, хотя напряжение, создаваемое нагрузкой 75 Вт/24 В, немного меньше нагрузка 100 Вт/48 В. Рисунок 7 также показывает, что на характеристики WHRM существенно влияют колебания угла дроссельной заслонки, расхода воздуха и частоты вращения двигателя во время нормального вождения и вождения с полным дросселем, что приводит к мощности WHRM колеблется. О таком поведении также сообщалось в [34], что объясняет, что может быть трудно зафиксировать постоянную выходную мощность WHRM.Ориентировочная стоимость сборки составляет около 2000 малайзийских ринггитов.


На рисунках 8 и 9 показаны мощность и крутящий момент экспериментального автомобиля соответственно. Можно видеть, что WHRM влияет на характеристики экспериментального автомобиля, где автомобиль без WHRM имеет немного большую мощность, чем автомобиль с WHRM. Это происходит из-за противодавления, создаваемого турбиной. Поток выхлопных газов, который должен был плавно выпускаться через выхлопную трубу, внезапно блокировался наличием турбины, вызывая возмущение выхлопной системы.Наконец, мощность транспортного средства немного снижается по сравнению с первоначальной мощностью. Другая причина заключается в том, что в экспериментальном автомобиле использовался безнаддувный двигатель, который не рассчитан на более высокое противодавление на выхлопе. Для этого обстоятельства больше подходит турбированный двигатель.



Крутящий момент автомобиля как с WHRM, так и без него показывает одинаковое значение. Поэтому наличие WHRM в экспериментальном транспортном средстве не сильно влияет на характеристики транспортного средства с точки зрения крутящего момента.

Для прогнозирования мощности, вырабатываемой силовой турбиной, используется искусственная нейронная сеть для создания математической модели для определения мощности, вырабатываемой по нескольким различным параметрам. Произведенная мощность задается в качестве цели, а другие параметры задаются в качестве входных данных. Чтобы выбрать эти параметры в качестве входных, необходима важность зависимых параметров. Рисунок 10 показывает важность параметров для мощности, производимой как зависимый параметр. Здесь мы можем увидеть сильное влияние независимого параметра на зависимый параметр, задав значение как -value.Чем больше показано -значение, тем сильнее этот независимый параметр влияет на зависимый параметр.


Рисунок 10 ясно показывает, что самым важным параметром является частота вращения силовой турбины, за которой следуют угол открытия дроссельной заслонки, расход воздуха и частота вращения двигателя соответственно. Тем не менее, силовая нагрузка и нагрузка по напряжению дают наименьшие значения важности для производимой мощности, предполагая, что эти параметры не имеют большого отношения к производимой мощности. На основе этих результатов было проведено четыре моделирования ИНС с использованием различных входных параметров.Моделирование начинается с выбора трех параметров с наиболее важными значениями, после чего при необходимости добавляется один или несколько входных параметров.

Около 70 % набора данных используется для обучения данных, 15 % — для проверки данных и 15 % — для проверки данных, как это предлагается в [25–31]. Проверка данных и проверка данных — это данные, исключенные из обучения данных. Введение этого более раннего анализа ANN проводится с использованием компьютерного программного обеспечения STATISTICA версии 6 от StatSoft, Inc. (программное обеспечение Dell). Автоматизированная нейронная сеть выбрана для запуска моделирования.

На рис. 11 показана производительность обучения данных, проверки данных и проверки данных по трем, четырем, пяти и шести параметрам в качестве входных параметров. Анализ ANN предлагает сетевую архитектуру с использованием многослойных персептронов (MLP), которая представляет собой архитектуру нейронной сети с прямой связью с однонаправленными полными соединениями между последовательными слоями и применяет алгоритм Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS) итерационных методов для обучения данных. .


Как показано на рис. 11, производительность обучения данных увеличивается с увеличением количества входных параметров, аналогично тесту данных от четырех входных параметров до более высокого входного параметра.Максимальное значение производительности равно 1, когда экспериментальные данные равны данным моделирования. Тем не менее, производительность теста данных по трем входным параметрам представляет собой наивысшую производительность. Однако это влияет на проверку данных. Производительность проверки данных имеет самую высокую производительность по четырем входным параметрам, но при этом зафиксирована низкая производительность обучения и проверки данных. Основываясь на характеристиках, показанных на рисунке 11, MLP 6-5-1 выбирается в качестве модели для прогнозирования мощности, вырабатываемой силовой турбиной, с шестью входными параметрами, а именно: частота вращения силовой турбины, угол дроссельной заслонки, расход воздуха, мощность двигателя. скорость, силовая нагрузка и нагрузка по напряжению.

Корреляцию между генерируемой мощностью и прогнозируемой генерируемой мощностью можно увидеть на рисунке 12. Он показывает, что все данные (обучение данных, проверка данных и проверка данных) довольно точно разбросаны вблизи линии градиента (равной 1) модели прогнозирования. . Это означает, что ИНС может в основном прогнозировать мощность, генерируемую по шести различным параметрам.

После анализа ИНС сводную информацию о сети можно увидеть на Рисунке 13. Архитектура MLP 6-5-1 ИНС состоит из входного слоя от частоты вращения силовой турбины, частоты вращения двигателя, угла дроссельной заслонки, расхода воздуха, напряжения нагрузка и силовая нагрузка, 5 нейронов скрытого слоя и выходной слой производимой мощности.Для каждого соединения устанавливается определенный вес и уклон.


Используя архитектуру MLP 6-5-1 на рисунке 13, мы можем создать математическую модель на основе входных данных, веса и смещения для определения тепловой энергии. Функция активации каждого скрытого слоя представляет собой гиперболический тангенс, а функция активации выходного слоя представляет собой тождество. Модель описывается следующим образом:

График между экспериментальной произведенной мощностью и прогнозируемой тепловой энергией показан на рисунках 14 и 15.Видно, что ИНС моделирует мощность, вырабатываемую для всего диапазона шаблонов, с хорошим согласием. Это означает, что анализ ИНС может предсказать производимую мощность, которую можно предсказать почти 90% экспериментальных данных. Однако более высокое значение производимой мощности не могло быть обработано ИНС, поскольку результаты экспериментального транспортного средства были получены из динамических, нелинейных условий, что могло привести к большей неопределенности результатов измерений.


На рис. 14 показано, что обучение данных в основном подобрано.Можно видеть, что моделирование следует за тенденцией экспериментальных данных, хотя могут наблюдаться расхождения в некоторых закономерностях, где моделирование занижает экспериментальные результаты.

Для тестов данных и наборов проверки данных сравнение между экспериментальными результатами и предсказанием ИНС для мощности, произведенной с использованием 5 скрытых нейронов, представлено на рисунке 15. Общая проверка данных и проверка данных составляют 30% от общего набора данных. Это означает, что 30 % набора данных о частоте вращения двигателя, угле дроссельной заслонки, расходе воздуха, нагрузке по напряжению и нагрузке по мощности в качестве входных параметров и мощности, вырабатываемой в качестве выходного параметра, не используются в учебных целях и в основном могут предсказать мощность, вырабатываемую с помощью модель алгоритма, сгенерированная из анализа ИНС, хотя расхождения также могут наблюдаться в некоторых точках шаблона, где моделирование занижает результаты эксперимента, а в некоторых точках завышает результаты эксперимента, что аналогично моделированию обучающих наборов данных.

4. Заключение

Сообщалось об использовании отработанной тепловой энергии выхлопных газов с использованием системы WHRM в двигателе с искровым зажиганием. Было доказано, что система вырабатывает ток до 3,5 А и напряжение до 24 В при обычном вождении с меньшим трафиком. Однако наличие WHRM влияет на характеристики двигателя, немного снижая мощность. Модель прогнозирования ИНС разработана так, чтобы обеспечить достаточно хорошее согласие с измеренными данными, хотя некоторые результаты моделирования показывают расхождение.Предлагаемая система может стать потенциальным инструментом рекуперации энергии, которая может храниться во вспомогательной батарее для использования в электрических целях, таких как кондиционирование воздуха, гидроусилитель руля или другие электрические/электронные устройства в автомобиле.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Авторы хотели бы выразить признательность Техническому университету Малайзии Мелака (UTeM) и Министерству высшего образования Малайзии за финансовую поддержку и средства в рамках краткосрочного исследовательского проекта №.PJP/2010/FKM(13B)/S00704 и Схема грантов на фундаментальные исследования (FRGS) №. ФРГС/2/2014/ТК06/ФКМ/02/Ф00236.

Установка атмосферного двигателя на mazda cx 7

Двигатель Mazda CX-7 — силовой агрегат, устанавливаемый на японские кроссоверы. Мотор имеет маркировку MPS SUV. Есть два варианта силовых агрегатов, которые ставятся на этот автомобиль.

Технические характеристики

Двигатели, которыми комплектуется Mazda CX-7, имеют два варианта — с пониженными мощностными характеристиками и с повышенными.Первый двигатель имеет бензиновое исполнение, а также запас в 163 лошадиные силы, при объеме 2,5 литра. Вторая версия силового агрегата оснащена двигателем объемом 2,3 л мощностью 238 л.с.

Такой скачок мощности достигается за счет наличия турбонаддува.

Рассмотрим основные технические характеристики двигателей Mazda CX-7:

2,5 л

2,3 л

Сервис

Карта ТО следующая:

ТО-1: Замена масла, замена масляного фильтра…Проводится после первых 1000-1500 км пробега. Этот этап еще называют этапом обкатки, так как происходит притирка элементов двигателя.

ТО-2: Второе ТО проводится через 10 000 км пробега. Итак, снова замените моторное масло и фильтр, а также элемент воздушного фильтра. На этом этапе также производится замер давления на двигателе и регулировка клапанов.

ТО-3: На этом этапе, который выполняется после 20 000 км пробега, проводится стандартная процедура замены масла, топливного фильтра, а также диагностика всех систем двигателя.

ТО-4: Четвертое ТО, пожалуй, самое простое. После 30 000 км меняются только масло и масляный фильтрующий элемент.

ТО-5: Пятое ТО для двигателя, как второе дыхание. На этот раз многое меняется. Итак, рассмотрим, какие элементы будут заменены на пятом ТО:

  • Замена масла.
  • Замена масляного фильтра.
  • Замена воздушного фильтра.
  • Замена элемента топливного фильтра.
  • Меняется ремень ГРМ и ролик.
  • Ремень генератора при необходимости.
  • Водяной насос.
  • Прокладка клапанной крышки.
  • Другие элементы, подлежащие замене.
  • Клапан регулировочный, в котором регулируется газораспределительный механизм.

Последующее ТО проводится по карте ТО 2-5 на соответствующий пробег.

Заключение

Двигатели Mazda CX-7 считаются одними из самых надежных силовых агрегатов марки. Мотор не прост в обслуживании и дорог в ремонте, а потому владельцы часто не жалеют денег на сервисное обслуживание.

Самый главный критерий, по которому каждый человек судит о любом автомобиле, это технические характеристики. Mazda CX-7 – это очень стильный и презентабельный кроссовер, который выпускался японским концерном с 2006 по 2012 год. Однако помимо интересного внешнего вида у него есть еще некоторые особенности, о которых необходимо рассказать.

Начало производства

CX-7 — это автомобиль, сочетающий яркий спортивный дизайн с высоким уровнем комфорта и выдающейся динамикой. Разработчикам японского концерна удалось создать такой автомобиль класса SUV, который пришелся по душе любителям быстрой езды.

Вообще экстерьер это главная изюминка этого автомобиля. плавно перетекающий в капот, выразительные передние крылья, складчатое заднее лобовое стекло, сужающиеся боковые стекла, красивая оптика – все это создает неповторимый образ… А большой воздухозаборник, расположенный внизу, является не только элементом экстерьера, но и деталью что помогает охлаждать мощный двигатель.

Интерьер также имеет спортивный характер. Рычаг коробки передач и руль обтянуты кожей, а приборы размещены в глубоких нишах.Кстати, панель как бы состоит из двух уровней. Одна — приборная панель, а вторая — экран бортового компьютера.

Отдельное внимание стоит уделить и сиденьям. Все они очень удобные, в меру мягкие и комфортные. А передние сиденья оснащены ярко выраженной боковой поддержкой. Их также разделяет высокий центральный туннель. Задний ряд можно сложить в пропорции 60/40, что освободит много места для поклажи.

Что под капотом

Теперь можно более подробно поговорить о CX-7.Первые модели имели под капотом 4-цилиндровый двигатель объемом 2,3 литра, оснащенный непосредственным впрыском топлива, интеркулером и турбиной. Он производил 244 лошадиные силы. И, благодаря этому агрегату, машина разгонялась до «сотни» менее чем за 8 секунд.

Этот мотор приводится в движение 6-ступенчатой ​​«механикой». Но Mazda CX-7 2008 года также предлагается с «автоматом».

Стоит отметить, что на российском рынке данная модель предлагалась в двух комплектациях. Это версии Sport и Touring.Такие модели могут похвастаться наличием 6 подушек безопасности, «климата», АБС, «круиза», системы стабилизации, помощи при экстренном торможении и функции распределения тормозных усилий… Но это базовая комплектация. Вышеуказанные комплектации также предлагают кожаный салон, ксеноновую оптику, мощную аудиосистему и систему бесключевого доступа.

Дальнейшее производство

Время шло, технологии развивались, модели обновлялись. Расширился ассортимент предлагаемых двигателей, улучшились прежние технические характеристики.Mazda CX-7 стала предлагаться с более мощным двигателем. Его объем составлял 2,3 литра, но выдавал он 260 «лошадок». Этот агрегат приводился в движение 6-ступенчатой ​​«механикой».

Какая версия была самой слабой стала такой моделью. Его мощность составляла всего 163 лошадиные силы. Но он был оснащен «автоматом». Правда, просуществовал он всего год — с 2011 по 2012 год.

Кроме этих версий было еще две — с двигателями в 173 и 238 л.с. соответственно.

Другие обновления

Модели, выпущенные с 2009 по 2012 год, имели более богатую комплектацию, чем их предшественники.Они могли похвастаться обновленной приборной панелью, 4,1-дюймовым жидкокристаллическим дисплеем, хорошей стереосистемой, «климатом», центральным замком, электрорегулировкой зеркал и стеклоподъемников. Даже передние сиденья установили с функцией подогрева, не говоря уже о наличии радио и бортового компьютера… Кстати, водительское кресло оснащено памятью настроек.

Сколько стоит Mazda CX-7? Цена полноприводной модели 2012 года составит примерно 800-900 тысяч рублей. Причем она будет в хорошем состоянии и с мощным 238-сильным двигателем под капотом.Естественно, максимальная комплектация тоже включена. Модели более ранних годов выпуска могут стоить около 400-600 тысяч рублей. Окончательная цена зависит от комплектации, двигателя и состояния автомобиля.

Окончание производства

В 2012 году производство CX-7 было прекращено. Спрос на него упал. Более того, появился новый продукт – Mazda CX-5. Этот компактный кроссовер сразу завоевал сердца десятков тысяч поклонников японского концерна. Интересно, что этот автомобиль — первый выпущенный в серию автомобиль, дизайн которого создан в соответствии с идеологией «духа движения».

Российскому покупателю предоставляется на выбор 9 вариантов модели. Самая мощная Mazda CX-5 предлагается с 2,5-литровым двигателем мощностью 192 лошадиные силы. Кстати, этот мотор устанавливается только на полноприводные модели. Но есть версии, в которых задействованы только первые колеса.

Надо сказать, что эта новинка быстро стала популярной. И это не удивительно. Быстрый, динамичный, привлекательный автомобиль, получивший 5 звезд на тестах безопасности Euro NCAP, просто не может остаться незамеченным.Кстати, стоимость нового СХ-5 с самым мощным двигателем составляет около 2 миллионов рублей.

CX-7, он вызвал интерес не только своей новизной и стильным дизайном, но и отличными техническими характеристиками. Хорошая динамика во многом обусловлена ​​тем, что двигатель первой Mazda CX-7 был исключительно турбированным, позаимствованным у «шестерки», но доведенным до совершенства. По своей мощности он мог соперничать с атмосферниками гораздо большего объема.

Однако у высокой производительности были и обратные стороны.В частности, ощутимый расход топлива, который при езде в городском цикле наносил особенно ощутимый урон бюджету. Поэтому позже CX-7 был представлен в двух модификациях: 2,5-литровая атмосферная и 2,3-литровая турбированная. В экономной Европе появилась еще одна альтернативная версия – дизельные агрегаты объемом 2,2 литра. Но на российском рынке они не были представлены.

Технические характеристики

Мазда СХ-7 имеет 2,3-литровый двигатель L3-VDT мощностью 238 лошадиных сил гораздо чаще встречающихся альтернативных вариантов, поэтому его технические характеристики часто берутся за основу при описании модели.С таким мотором автомобиль имеет полный привод, шестиступенчатую автоматическую коробку передач и развивает максимальную скорость 181 км/ч и демонстрирует скорость разгона до «сотни» за 8,3 секунды. Его мощность, если измерять в киловаттах, держится в пределах 175 при 5000 об/мин, а максимальный крутящий момент составляет 350 – 380 Нм при 2500 об/мин. Степень сжатия 9,5:1.

Агрегат состоит из четырех цилиндров, расположенных в ряд, диаметром 87,5 мм каждый, с ходом поршня 94 мм. Как было отмечено выше, он оснащен системой турбонаддува, которая служит источником дополнительной мощности.При этом, по данным литературы, расход топлива составляет около 11,5 л на 100 км пути по трассе, 15,3 л на 100 км пробега в городе, 9,3 л при движении в смешанном цикле. Ключевой особенностью устройства является прямая подача топлива в цилиндры, то есть наличие непосредственного впрыска.

Что касается 2,5-литрового атмосферника L5-VE, то его максимальная мощность не превышает 163 лошадиных сил, или 120 кВт, при 6000 об/мин. Значение максимального крутящего момента при этом достигает 205 Нм при 2000 об/мин.Соответственно и максимальная скорость снижается до 173 км/ч, а скорость разгона уменьшается до 10,3 сек.

Отличие заключается в том, что «семерки» с атмосферниками выпускаются только на переднем приводе, с АКПП. Также есть варианты на механике в стране, но у официальных дилеров они не представлены. Не была представлена ​​у официальных дилеров и Mazda CX-7 — дизельная. Если на вторичном рынке и есть такие автомобили, то, как правило, они были завезены в Европу без участия официальных дистрибьюторов концерна.

Судя по СХ-7, мощность (объем) двигателя напрямую не влияет на увеличение его мощности. Это типичная ситуация для турбин. Но при этом у каждой версии мотора есть свои сильные и слабые стороны. Кроме того, имеют значение и условия эксплуатации. Например, для Mazda CX-7 с турбированным двигателем важно, какое моторное масло заливалось в двигатель, а для атмосферника, как часто проводилось техническое обслуживание. Но об этом речь пойдет ниже.

2,5 литра

Помимо разницы в размерах, 2,5-литровый CX-7 имеет многоточечный впрыск топлива. Это означает, что электромагнитные форсунки подают топливо к переднему дросселю впускного тракта, а за заполнение коллектора одного цилиндра отвечает отдельная форсунка. Количество подаваемого топлива регулируется изменением продолжительности открытого состояния форсунки.

Поскольку впрыск происходит отдельными порциями, имеет значение инерция форсунок.Если двигатель работает с малой нагрузкой или на холостом ходу, продолжительность впрыска становится сравнимой со временем задержки срабатывания клапана. При этом на работу агрегата сильно влияет инерционность – снижается точность дозирования впрыска, могут возникать перебои в работе мотора. Дополнительную ошибку вносит значительный пробег автомобиля, поэтому его необходимо регулярно обслуживать.

2,3 литра

Mazda CX-7 с 2.2-х литровый двигатель нашел покупателя только в Европе, 2,5-литровый — в Америке и России, а вот 2,3-х литровый выпускается во всех странах, в том числе и на родине этого автомобиля, что само по себе характеризует его с положительной стороны… Как правило, той комплектации, которая изначально была предоставлена ​​производителем, инженеры уделяют особое внимание, и она становится некой демонстрационной моделью автомобиля.

Однако отзывы тех, кто сравнивал 163-сильную Mazda CX-7 с 238-сильной версией, иногда подкупают в пользу менее мощной, но более объемной, атмосферной.Считается, что 2,3-литровый турбированный двигатель уступает ему из-за:

  1. Вероятность неожиданного отказа турбины.
  2. Относительно быстрый износ ремня ГРМ (растягивается после 50 км пробега).
  3. Наличие очень уязвимой муфты VVT-i, выход из строя которой может привести к выходу из строя агрегата.

Кроме того, некоторые

Что вам нужно знать о Boost с болтовым креплением

Посмотрим правде в глаза, мир производительности меняется.Все чаще мы видим, как автопроизводители выпускают автомобили прямо с завода с уже встроенным принудительным впуском. И с большей мощностью и лучшей экономией топлива, а также множеством достижений на вторичном рынке — можно с уверенностью предположить, что этот аппетит к наддуву никуда не денется в ближайшее время. Естественно, многие из нас хотят присоединиться к этой победе и оснастить наши самодельные сборки турбокомпрессорами и нагнетателями.

Это одно из самых романтизированных понятий в двигателестроении — дешевый наддув.Все мы думаем об этом, и многие из нас идут на это. Я имею в виду, заявления о радикальном увеличении силы и реальных результатах просто слишком громкие, чтобы их игнорировать, верно? Но, несмотря на то, что рекламируют некоторые комплекты, простое усиление с болтовым креплением не всегда так просто. Прежде чем просто заливать сжатый воздух в двигатель, необходимо учесть множество факторов, чтобы обеспечить реальный и устойчивый прирост мощности. Таким образом, когда мы говорим «усилитель с болтовым креплением», мы имеем в виду комплекты послепродажного обслуживания, которые вы можете приобрести, чтобы установить их прямо на двигатель.

Вопрос не в том, » Они работают? » (Потому что они делают.) Это «. Что еще мне нужно учесть, прежде чем я нажму на курок этого обновления? »

Популярность большей мощности

Без сомнения, современные достижения в области аппаратного обеспечения двигателей полностью изменили правила игры с принудительной индукцией. «По большей части современные инжекторные двигатели вполне способны работать с турбонаддувом для 50-процентного увеличения мощности без каких-либо реальных внутренних модификаций двигателя. Это соответствует примерно 7–8 фунтам наддува. Это предполагает, что рабочий цикл двигателя относительно низок, а это означает, что потенциал высокой мощности используется только изредка и относительно короткими импульсами», — говорится в автомобильном техническом руководстве SA Design по турбонаддуву.

Например, вращающиеся узлы современных двигателей делают добавление наддува гораздо менее сомнительным. В прошлом производители мощных транспортных средств полагались на литые внутренние детали многих своих двигателей. Клиновидные двигатели Mopar, а также двигатели Ford и GM с большими блоками можно было найти с литыми внутренними частями. Однако сегодня стандарты выросли. В двигателях Hemis третьего поколения, платформах LS и двигателях Ford Coyote используются более прочные кованые коленчатые валы и заэвтектические поршни прямо с завода.Да, у этих типов внутренностей тоже есть точка отказа. Но бросить 500 л.с. на колеса — это не предел воображения, и наддув — идеальный выбор для этого.

Однако — и это важно — не все двигатели обладают достаточной мощностью, необходимой для того, чтобы выдержать дополнительную мощность, создаваемую болтовым наддувом. Важно, чтобы, прежде чем рассматривать это обновление, вы нашли время, чтобы точно прочитать, с чем может справиться ваш конкретный двигатель. Например, Hemi 5,7 и Hemi 6,1 имеют разные внутренние компоненты и, следовательно, не будут выдерживать одинаковое количество энергии.

Сравните установку с вашими навыками

То, что ваш двигатель может работать с наддувом на болтах, не обязательно означает, что вы можете. Установка принудительной индукции может различаться по сложности, поэтому важно реалистично оценить свои навыки, прежде чем выбрать один из них. Конечно, есть наборы, которые включают в себя все необходимое, но процесс все равно может быть длительным, и некоторые из них определенно проще, чем другие.

Центробежные нагнетатели

Например, комплекты центробежного нагнетателя, такие как предлагаемые Vortech, обычно требуют наименьших усилий для установки.Этот тип принудительной индукции крепится к передней части двигателя и приводится в действие вспомогательным ремнем, который подает воздух к корпусу дроссельной заслонки или нагнетателю. Как правило, это простая установка, но поиск недвижимости под капотом может оказаться трудным. Кроме того, отказ от готового комплекта означает, что вам придется изготовить собственные брекеты.

Воздуходувки Roots-Style

Воздуходувки в стиле Рутса, такие как Edelbrock E-force, вероятно, являются следующими по сложности.Установка потребует снятия всего от впускного коллектора вверх. Нагнетатель в стиле Рутса расположен на верхней части двигателя и использует два ротора внутри, чтобы втягивать воздух через корпус дроссельной заслонки или карбюратор. Поскольку вы сносите большую часть верхней половины двигателя, это может занять много времени и потребует опытной руки.

Турбины
Турбокомпрессоры

, вероятно, сложнее всего установить. Недвижимость и рабочее пространство здесь враги, так как вам нужно будет снять впускной коллектор, чтобы установить коллекторы, необходимые для работы турбокомпрессора.Турбины подают воздух в двигатель, как это делает центробежный нагнетатель, поэтому направление впуска от турбины к корпусу дроссельной заслонки или карбюратору также может быть проблемой.

Но, как и в случае с большинством модификаций послепродажного обслуживания, есть и другие вещи, которые следует учитывать как до, так и после того, как вы добавите дополнительный импульс. Подача топлива, компоненты клапанного механизма, шлифовка кулачков и синхронизация — все это компоненты, о которых вы хотите подумать, когда речь идет о добавлении принудительной индукции в двигатель. Дроссельные заслонки, карбюраторы и топливные форсунки, возможно, нуждаются в обновлении.Головки цилиндров в стандартной комплектации могут быть ограничивающими, а компоненты клапанного механизма могут быть не на должном уровне, когда дело доходит до дополнительной нагрузки. Будьте тщательны в своем стремлении к большей силе, юный кузнечик, если хотите, чтобы эта сила длилась долго.

Подумай хорошенько об этом стандартном распредвале

Большинство из этих связанных обновлений можно сделать без особых усилий. Однако работа с заменой распределительного вала может быть обширной. Да, существует масса случаев, когда строители просто устанавливали на свой двигатель комплект наддува с болтовым креплением и продолжали свой веселый путь, наслаждаясь превосходной мощностью в течение всего дня, даже не взламывая двигатель так глубоко.Но важно учитывать проблемы, с которыми может столкнуться стандартный распределительный вал в сочетании с наддувом.

Как отмечают наши друзья из Super Chevy: «В двигателе с турбонаддувом тщательное внимание к выбору распределительного вала может принести огромные дивиденды в плане мощности, крутящего момента и управляемости. Поскольку положительное давление во впускном коллекторе (наддув) принудительно подает воздух в цилиндры, турбо-кулачок часто может быть очень мягким по сравнению с безнаддувным двигателем, требуя меньшего подъема и продолжительности для достижения аналогичной цели в лошадиных силах.Кроме того, поскольку между выпускным отверстием и турбинным колесом неизбежно возникает противодавление, необходимо уделять особое внимание перекрытию клапанов. Слишком большое перекрытие для приложения может привести к обратному потоку выхлопных газов в цилиндр и сильному разбавлению воздушного заряда».

По сути, кулачковая шлифовка должна выдерживать давление воздуха. Решение этой проблемы заранее будет означать, что двигатель может работать исправно. Ждать, чтобы исправить это в будущем, может быть не вариант, так как вам придется бороться, чтобы настроить двигатель для правильной работы.Кстати, о мелодиях…

Никогда не недооценивайте силу хорошей мелодии

Как бы вы ни относились к дополнительным улучшениям, одно можно сказать наверняка: ключом к созданию надежной мощности с наддувом является хорошая настройка. Добиться приличной настройки современных двигателей можно с помощью компьютеров, но более старым двигателям не так повезло. И еще: то, что делает возможным это усиление с болтовым креплением, — это заводское оборудование, с которым вы работаете. (Эти старые двигатели находятся в невыгодном положении, поэтому модернизация кулачков, подачи топлива и систем зажигания как можно раньше поможет вам использовать наддув с лучшими результатами.)

Легче управлять малым усилением, чем большим. Но если вы похожи на любой другой редуктор на планете, немногое в конечном итоге станет большим, и это те вещи, о которых стоит знать, тем более что последнее, что вам нужно, это наддув, способствующий разносу вашего двигателя.

Взвешивание

Для получения разъяснений мы поговорили с Джоном Потучеком из Keystone Automotive. Potucek имеет большой опыт работы с высокопроизводительными двигателями, в том числе с комплектами наддува с болтовым креплением.«Действительно ли настоящий вариант с болтовым креплением?» он спросил. «Конечно, есть комплекты, в которых есть все необходимые детали, но как насчет тюнинга? Я знаю, что некоторые компании предлагают новый ECU или перепрошивают ваш ECU новой мелодией, но я настроен скептически. Я видел, как люди покупают эти комплекты с предварительно прошитым блоком управления двигателем, несут его на динамометрическом стенде и получают больше мощности, когда они фактически настраивают настройку для своей машины и / или условий».

Мы установили, что установка безнаддувного двигателя с наддувом требует большего внимания, чем просто добавление наддува с болтовым креплением, но как насчет двигателей, которые с самого начала наддуваются? Вполне естественно хотеть больше мощности, верно? Обновления определенно доступны для увеличения наддува.Будь то большие турбины, меньшие шкивы, интеркулер или впрыск метамфетамина, вам нужно будет вернуться к этой мелодии. Эти двигатели будут иметь преимущество с точки зрения внутренних компонентов и компонентов клапанного механизма, но потребуется индивидуальная настройка.

Поддерживайте реалистичность этих ожиданий

Возможен бустер с болтовым креплением. Есть множество примеров того, как это делается — и делается хорошо. Но создание силы с помощью принудительной индукции по своей сути отличается от создания силы с помощью естественного стремления.Важно выбрать комплект, который подходит не только вашему двигателю, но и вашему бюджету, вашему набору навыков и вашему желанию заняться связанными модами.

Potucek советует строителям действовать с реалистичными ожиданиями. «Если вы не стремитесь к максимальной мощности, вам подойдут комплекты наддува с болтовым креплением», — сказал он. «Придерживайтесь громких имен; они потратили все деньги на НИОКР. Что касается нагнетателя, Edelbrock — беспроигрышный вариант с его комплектами e-Force. Для турбокомпрессора хорошо подходят комплекты STS».

Начинать с комплекта для усиления с болтовым креплением — это здорово, но Джон прав: если вам нужны наилучшие результаты, вам понадобится генетический пересмотр.Важно потратить время на сборку остальной части двигателя вокруг наддува , а не просто добавлять наддув. Это не должно отговаривать вас от попыток такого обновления. В поисках большей мощности мы говорим: дерзайте. Раздвигать границы и бросать себе вызов — вот что значит быть энтузиастом.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Новые приемы превращения горячего воздуха в лошадиные силы

За полвека, прошедшие с тех пор, как он впервые появился под капотом серийных автомобилей, турбокомпрессор прошел путь от серебряной пули усилителя лошадиных сил до устройства, настолько широко используемого, что кажется на первый взгляд. способ стать неотъемлемой частью каждой новой модели.

По правде говоря, старая собака научилась новым впечатляющим трюкам, отчасти обученным изменениям правил гонок Формулы-1 в 2014 году, которые требуют двигателей меньшего размера и менее требовательных к тяге. В новом описании работы турбокомпрессор также является производителем электроэнергии для мощных гибридных систем.

Основы не изменились: турбокомпрессоры по-прежнему собирают энергию горячего потока выхлопных газов, чтобы нагнетать воздух под давлением в двигатель, увеличивая мощность. Для повседневного использования эта технология позволяет автопроизводителям устанавливать малогабаритные высокоэффективные двигатели, которые по-прежнему могут производить мощность, необходимую для движения по шоссе.

Существуют пределы возможного развития технологии. В гонках Формулы-1, где 1,6-литровые двигатели V6 с турбонаддувом используются вместо атмосферных 2,4-литровых двигателей V8 последних лет, эти ограничения также оказываются возможностями.

Поскольку двигатель может выдерживать ограниченное давление в своих цилиндрах, а турбонагнетатель должен вращаться только с определенной скоростью для обеспечения надежности, разработчики двигателей добавляют клапан, который может открываться для сброса части выхлопных газов до того, как они достигнут секции турбины. турбокомпрессор.Это устройство, называемое перепускным клапаном, является необходимой жертвой, поскольку оно отбрасывает часть тепла сгорания в обмен на долговечность двигателя.

Автомобили Гран-при класса 2014 года эффективно используют двойное погружение, используя турбовал для вращения мотор-генератора. Очевидным преимуществом является выработка электроэнергии для гибридной системы привода гоночного автомобиля, которая по новым правилам рассчитана на максимальную мощность в 160 лошадиных сил, но это еще не все. Выходная мощность генератора может увеличиваться по мере увеличения оборотов двигателя, а повышенная нагрузка ограничивает давление турбонагнетателя, что является более эффективным решением, чем использование перепускного клапана.

Это еще лучше: устройство может переключать функции, чтобы стать двигателем, вращая турбонаддув, скажем, в низкоскоростном повороте, чтобы обеспечить мгновенное давление наддува, когда водитель нажимает на газ для прямой. Отставание, которое преследовало ранние двигатели с турбонаддувом, становится далеким воспоминанием.

Критический год для электромобилей

Популярность автомобилей с батарейным питанием стремительно растет во всем мире, несмотря на стагнацию автомобильного рынка в целом.

Все это, и автомобили завершат каждую гонку, потребляя примерно на треть меньше топлива, чем в прошлом году.

Автопроизводители не говорят точно, когда эта технология может появиться в семейных автомобилях, но идея гонок, улучшающих породу, не ускользает от внимания таких участников, как Mercedes-Benz, Renault, Ferrari (принадлежащая Fiat) и, начиная со следующего сезона, Honda. Полным ходом идет работа по внедрению некоторых принципов в серийное производство автомобилей.

Гибридные системы V6, приводящие в действие поля Формулы-1, теперь называемые силовыми агрегатами вместо двигателей, возможно, находятся на переднем крае разработки, но концепции привода генератора от турбины уже не менее 130 лет.Турбогенераторы впервые широко использовались в 1880-х годах для выработки электроэнергии из воды или пара, и они широко использовались в железнодорожных локомотивах для обогрева и освещения.

Путь Формулы-1 к большей эффективности использует турбогенератор, известный как MGU-H или мотор-генератор-тепло, и мотор-генератор-кинетик, или MGK-K, который рекуперирует кинетическую энергию при торможении. Вместе эти системы обеспечивают вдвое большую мощность, чем система рекуперации энергии под названием KERS, которая использовалась до 2014 года.Команды говорят, что в этом году электрический раз-два вернет мощность двигателей V6 к уровню прошлогодних двигателей V8.

MGU-H представляет собой электродвигатель, соединенный с валом рабочего колеса турбонагнетателя. Поскольку обороты двигателя поднимается, и горячие выхлопные газы раскручивают турбину до 100 000 об/мин. пик, этот двигатель может работать как генератор, преобразовывая тепловую энергию выхлопных газов в электричество. Затем эта электрическая энергия направляется непосредственно в MGU-K для обеспечения резкого ускорения, в зависимости от потребности, или в литий-ионный аккумулятор для последующего использования.

«Новые системы рекуперации энергии Формулы-1 идут рука об руку с направлениями автомобильной промышленности, особенно в том, что касается рынка США», — сказал Марк Кристи, вице-президент по разработке двигателей Ricardo, инженерно-консалтинговой компании. в пригороде Детройта.

Сочетание электродвигателей с турбонагнетателями, нагнетателями или и тем, и другим — перспективное решение для дорожных автомобилей.

Как и в гоночных автомобилях, использование электродвигателя для привода турбокомпрессора или нагнетателя позволяет быстро наращивать давление, чтобы двигатель мог развивать высокий крутящий момент даже при низких оборотах.вечера. По словам г-на Кристи, без электрических мышц устройства, увеличивающие мощность за счет нагнетания воздуха, имеют врожденные ограничения производительности из-за ожидания повышения давления по мере увеличения оборотов двигателя. увеличивается и приводит внутренние компоненты в рабочее состояние.

Одним из обходных путей является использование турбин меньшего размера, которые имеют меньшую задержку на низких оборотах, поскольку они раскручиваются быстрее, но они могут быстро выдохнуться. Нагнетатель, приводимый в движение двигателем, отлично подходит для подачи воздуха на низких скоростях, но его эффективность снижается при высоких оборотах.вечера.

«Традиционные повышающие устройства представляют собой балансировку — как обеспечить хорошую переходную характеристику от низкой до высокой скорости, сохраняя при этом целевую мощность», — сказал г-н Кристи.

Среди возможных решений — составные системы, такие как Volkswagen TwinCharger и Volvo Drive-E. В таких схемах используется обычный нагнетатель с ременным приводом на более низких скоростях и переключение на турбонагнетатель для более высоких оборотов. операция.

Компания Ricardo решила использовать составную конструкцию в своем недавно представленном концептуальном двигателе HyBoost, но с электрическим уклоном.HyBoost сочетает в себе электрический нагнетатель с обычным турбонагнетателем. При ускорении с низких скоростей электрический нагнетатель ненадолго включается, чтобы нагнетать дополнительный воздух в секцию компрессора турбокомпрессора, чтобы устранить запаздывание. Электричество для двигателя поступает от 12-вольтового стартер-генератора.

Приспособление турбонагнетателя к электрической мощности на борту транспортного средства является одной из сложных задач, по словам Дэна Оувенги, технического руководителя компании Eaton, производителя нагнетателей.

«Основное ограничение связано с тем, сколько электроэнергии требуется по сравнению с тем, какой поток воздуха вам нужен от нагнетателя», — сказал он.

Решение Eaton оценивается автопроизводителями. Он использует 12- или 48-вольтовый электрический усилитель и нагнетатель с переменной скоростью, который включается в работу в зависимости от нагрузки и спроса.

В этой системе шестерни соединяют электродвигатель с нагнетателем при определенных условиях нагрузки, уменьшая потери, возникающие, когда нагнетатель постоянно приводится в движение коленчатым валом.Двигатель использует электрическую энергию, регенерируемую во время торможения и выбега.

«Мы разработали систему, чтобы максимизировать преимущества наддува, понимая, что мы можем быть ограничены примерно двумя киловаттами электроэнергии на многих автомобилях», — сказал г-н Оувенга, отметив, что типичным системам нагнетателя может потребоваться в 10 раз больше энергии. подача воздуха в двигатель. По его словам, испытания 1,4-литрового двигателя показали на 17 процентов лучшую экономию топлива, чем у сопоставимого 2,4-литрового мягкого гибрида.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*