Двигатели внутреннего сгорания вырабатывают энергию, воспламеняя смесь топлива и воздуха. Чем больше сгорает топлива, тем больше энергии вырабатывается. Поэтому для увеличения подачи топлива и воздуха в автомобильных двигателях используются электрические турбины.
Скорость и нагрузка двигателя определяют, насколько быстро колеса турбины вращаются вместе с двигателем. Так, на холостом ходу турбина вращается с минимальной скоростью. Когда же через корпус турбины проходит больше газов, турбина вращается быстрее на полной скорости 250 000 об/мин.
Принцип работы
Колесо компрессора соединено с турбиной валом из кованой стали, и вращающаяся турбина приводит его в действие. Воздух втягивается в корпус компрессора сжимающим колесом. Форма корпуса преобразует поток воздуха низкого давления с высокой скоростью в поток воздуха с низкой скоростью и высоким давлением на выходе.
Она втягивает воздух из атмосферы и сжимает его до давления выше атмосферного, а затем подает в двигатель. В центральном корпусе находится вал, соединяющий компрессор и турбину, а также система подшипников для подвешивания вала и вращения на очень высокой скорости с небольшим трением.
Нагнетатели, похожие на турбины, подключаются непосредственно к коленчатому валу. Напротив, турбины приводятся в движение выхлопными газами, выходящими из двигателя через турбину, напрямую связанную с вентилятором компрессора, поэтому, когда выхлопные газы вращают турбину, компрессор вращается, втягивая дополнительный воздух. Все турбокомпрессоры используются как метод наполнения двигателя большим количеством воздуха для выработки большей мощности. Они работают в первую очередь для повышения эффективности работы автомобильного двигателя.
Типы турбин
Существуют разные типы турбин:
- одинарная,
- двойная,
- последовательная,
- электрическая.
Электротурбина
Вместо того, чтобы работать от выхлопных газов или только от коленчатого вала, электротурбина работает от электродвигателя через аккумулятор. Это турбокомпрессор, приводимый в движение выхлопными газами и электроэнергией, чтобы вращать турбины и создавать положительное давление воздуха.
Основная причина использования электрического турбонаддува – увеличить поток воздуха в двигатель. Применение электродвигателя в турбонагнетателе расширяет его возможности и обеспечивает мгновенный наддув двигателя.
Особенности электротурбины
Как и обычный турбонагнетатель, электрический турбонагнетатель состоит из крыльчатки компрессора и колеса турбины выхлопного газа, используемого для повышения давления всасываемого воздуха в двигателе внутреннего сгорания.
Электрический турбонаддув может быстро включиться и обеспечить мгновенный наддув, в то время как обычный турбонаддув должен раскручиваться за счет выхлопных газов, что в результате вызывает то, что называется турбо-лагом. Турбо-задержка – это задержка реакции перед тем, как двигатель откликнется повышенной мощностью. Таким образом, использование электротурбины сужает зазор, устраняя турбо-задержку, вращая компрессор с помощью электроэнергии, когда это необходимо. Это один из наиболее важных аспектов и преимуществ технологии электрического турбонаддува.
Плюсы
Способность использовать потраченную впустую энергию в качестве электрического генератора для непосредственного питания двигателей или подзарядки аккумуляторов – основной плюс использования электротурбины.
Электрификация турбокомпрессоров снижает расход топлива, что снижает выброс углекислого газа и регулирует температуру выхлопных газов. В то же время электротурбины работают как глушитель, т. е. производят меньше шума.
Минусы
- Сложность и стоимость: из-за своей сложности и дорогих материалов использованные электрические турбины, вероятно, будут довольно дорогими, пока они не станут широко распространены.
- Вес и размер: это также серьезная проблема для электротурбины, особенно с добавлением батареи для обеспечения достаточной мощности турбо.
В любом случае, использование электротурбины в автомобиле является более перспективным. Чтобы поддерживать работу двигателя в идеальном состоянии, необходим периодический ремонт турбин.
