Что дает турбина двигателю

Турбонаддув представляет собой разновидность наддува, позволяющий подавать воздух в цилиндры ДВС под высоким давлением, которое обеспечивается высвобождаемой от сгорания топлива энергией выхлопных газов.

За счет турбонаддува повышается рабочая мощность двигателя, при этом не увеличивается внутренние объемы цилиндров двигателя и количество оборотов, совершаемых коленвалом. Кроме всего прочего турбонаддув позволяет снизить прожорливость двигателя, а также уменьшить токсичность газов благодаря более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси.

Турбонаддув довольно широко используется на ДВС, работающих как на бензине так и на дизтопливе. При этом использование системы турбонаддува на дизелях считается более выгодным благодаря высокому показателю сжатия ДВС и малой частоте оборотов коленвала.

В бензиновых двигателях высока вероятность возникновения детонирующего эффекта вследствие значительного увеличения количества оборотов двигателя и высокого температурного режима газов при сгорании топлива (до 1000 °C, у дизеля лишь 600 °C).

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • воздушный заборник и фильтр;
  • дроссельная заслонка;
  • турбинный компрессор;
  • интеркулер;
  • коллектор впускной;
  • соединительные патрубки;
  • напорные шланги

Турбинный компрессор (нагнетатель)

Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.

Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов – стальных и керамических сплавов.

Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.

Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.

Интеркулер

Интеркулер – воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.

Регулятор давления наддува

Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува.

Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.

Предохранительный клапан

Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.

Принцип действия турбонаддува

Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.

Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.

Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.

Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.

Smart Roadster 2003

  • . лично от меня — Относитесь бережно к своим авто и они ответят вам взаимностью. Я на своём примере убедился в правильности всех своих действий. )) И теперь не возникает вопросов почему это мой автомобиль за 3года эксплуатации ни разу не ломался..))))))

    Статья с какого то сайта. ))

    Турбина работает все время. При включении зажигания выхлопные газы идут через коллектор в “улитку”, вращают вал с крыльчатками и они на холостом ходу просто перемешивают воздух. С ростом оборотов двигателя давление выхлопных газов растет, растут обороты турбины, она начинает эффективно сжимать воздух и посылать его в двигатель, постепенно выходя на рабочий режим наддува.

    Конструкция бензиновых и дизельных турбин практически одинаковая, но в бензиновых применяются более жаростойкие материалы по причине более высокой температуры выхлопных газов.

    Бытует мнение, что турбонаддув всегда увеличивает расход топлива. Это не совсем так. Воздух в цилиндры турбиной подается принудительно. Его больше. Поэтому можно окислять и сжигать топлива тоже больше, увеличивая тем самым мощность.

    Но, соответственно, и расход топлива.

    Поэтому, многое зависит от стиля вождения. При спокойной езде можно и с турбиной иметь мЕньший расход.

    Есть мнение, что ресурс турбины MCC Smart не более 100 тыс. км.

    На самом деле, да простят меня коллеги во всех странах мира, имеющие красивые сайты и многотысячные форумы – это дилетантское заблуждение!

    Конечно, из-за высоких тепловых нагрузок и высокой точности подгонки деталей компрессор, как очень точный и сложный механизм должен постоянно работать в идеальных условиях. Но при правильной эксплуатации ресурс любой турбины на самом деле не меньше ресурса двигателя. А при выполнении совсем несложных правил может даже превысить его.

    Поэтому я возражаю, что ресурс турбины MCC Smart – 100 тыс. км, но абсолютно согласен, что большинство из них умирают мучительной смертью от махровых насильников и особенно очаровательных садисточек за рулем

    Ресурс турбины абсолютно всегда снижается по причине неправильной эксплуатации. Прежде всего в отсутствии своевременного контроля за уровнем масла и ухода за двигателем и турбиной.

    Использование не рекомендованного производителем или масла низкого качества, несоблюдение периодичности его замены, перегазовки на холодном моторе, мгновенное выключение двигателя без предварительной выдержки в режиме холостого хода после поездки, превышение промежутков замены масляных, воздушных и топливных фильтров, а также любые иные случаи масляного голодания механизмов – это главные причины снижения ресурса турбины, выхода ее из строя и абсолютно закономерное последующее убивание двигателя.

    Многие очень неверно думают, что турбо-двигатель не требует никаких специальных навыков при эксплуатации. Это очень вредное, неверное и распространенное заблуждение.

    На самом деле сложного в езде на автомобиле с турбиной ничего нет. Требуется лишь элементарная аккуратность и неукоснительное соблюдение нескольких простейших правил:

    При холодном запуске даже современные синтетические масла с большим трудом проходят через масляные каналы 1,5-2 мм опорного и 0,8-1,2 мм упорного подшипников. Именно в этот момент несоответствие характеристик любого качественного, но неподходящего мотору MCC Smart масла, либо низкое давление масляного насоса на холостом ходу или любые резкие нагрузки быстрой езды на недостаточно прогретом двигателе могут вызывать масляное голодание соответствующих пар трения.

    При пуске двигателя MCC Smart компьютерная система управления сама устанавливает частоту вращения коленчатого вала, которая по мере прогрева снижается.

    Кстати, если в баке плохое топливо и обороты двигателя начинают «плавать», то категорически нельзя искусственно увеличивать их частоту при прогреве.

    Читайте также:  Как подключается магнитола в машине

    На времени прогрева это почти не скажется, но поскольку частота вращения ротора турбины не связана напрямую с частотой вращения коленчатого вала, а подчиняется более сложному закону, неизбежно возникает эффект масляного голодания подшипникового узла турбины. Ведь уже на холостом ходу частота вращения ротора малоразмерной турбины MCC Smart более 30 тыс. об/мин.

    Поэтому и летом, и особенно зимой, запустив двигатель, долго прогревать на холостых его не следует. Как только электронная система запуска сама сбросит обороты, через пару минут уже двигаться, прогревая его на ходу. При этом, первый километр надо ехать не спеша, не допуская сильных перегазовок.

    Пока двигатель не нагреется, пока не загорится 1-е яйцо, масло имеет высокую вязкость, плохо прокачивается, тепловые зазоры устанавливаются постепенно. Нагрев деталей турбины и температурные расширения идут с разной скоростью.

    А поскольку маленький алюминиевый двигатель, особенно в холодное время, остывает очень быстро, то практически каждый выезд даже после стоянки очень желательно начинать «со стиля черепахи», постепенно переходя на «галоп»

    Также плохо в понтовом режиме «крутой гонщик» даже на прогретом двигателе газовать, стоя на месте. Обороты коленчатого вала стремительно падают, а ротора турбины, связанного не напрямую, а давлением выхлопных газов снижаются с опозданием. Резкий сброс оборотов коленвала резко снижает подачу масла шестеренками масляного насоса, создавая масляное голодание в подшипниках турбины.

    Не менее вредно перегревать турбину долгой ездой на высоких оборотах. Хотя, машина ваша, газуйте и гоняйтесь на здоровье.

    Но тогда уже не нойте, выкладывая на запчасти и ремонты сотни евро.

    Старайтесь не летать по лужам, особенно в теплое время – мгновенное охлаждение корпуса турбины и чугунного коллектора приводит к их растрескиванию. Любая трещина с каждым пуском/остановкой мотора начнет неизбежно разрастаться, что приведет к нестабильности завихрения воздушной петли Архимеда в полости коллектора, а также опасности повреждения крыльчатки со всеми закономерными и неизбежными наждачно-дисбалансирующими последствиями.

    Следите за системой зажигания и впрыска. Неисправности и загрязнения здесь тоже приводят к перегреву турбины.

    Не скупитесь на замену высоковольтных проводов зажигания и Anamegator, снимающий абсолютное большинство всех вышеназванных проблем.

    Выключение двигателя без предварительной выдержки работы в режиме холостого хода значительно ускоряет износ турбины.

    Горячие выхлопные газы при езде разогревают детали почти до 1000 градусов и в случае мгновенной остановки двигателя по приезду происходит коксование подшипникового узла турбины продуктами термического разложения моторного масла, которое в тяжелых случаях настолько сильное, что может привести к заклиниванию ротора. Даже при незначительном коксовании подшипников вращение ротора затруднено, происходит снижение давления наддува и мощности двигателя и появление черного дыма из выхлопной трубы.

    Поэтому приехав куда нужно и остановившись, не глушите двигатель сразу, а каждый раз попросту дайте ему поработать на холостых минуту-другую, чтобы турбина и детали двигателя немного остыли.

    С уменьшением нагрузки на двигатель температура выхлопных газов падает и их вентилирующий эффект постепенно эти детали охлаждает.

    Регулярно проверяйте уровень моторного масла и даже не запускайте двигатель, если его уровень ниже нормы.

    Моторное масло используйте рекомендованное производителем, высокого качества и меняйте его регулярно и своевременно.

    Не верьте советчикам, которые утверждают, что турбированный мотор может работать на любом качественном масле.

    Турбонаддув работает в предельно жестких условиях высочайших температур и оборотов. Высокие скорости вращения раскаленных подшипников скольжения, которые изготовлены из специальных материалов с оптимально подобранными зазорами надежно работают при температуре не более +150?

    Значение чистоты и охлаждения здесь просто невозможно переоценить!

    Превышение температуры просто разрывает масляный слой в результате разжижения масла. Пусть и хорошего качества но, несоответствующие, нерекомендованные производителем моторные масла быстро окисляются, теряют свои смазочные и охлаждающие свойства.

    Поэтому просто необходимо применять специальные масла для турбированных двигателей + Anamegator, как самое высокоэффективное и проверенное средство.

    Поскольку зазоры в парах вал/подшипник и подшипник/корпус очень малы и соизмеримы с размерами ячеек масляного фильтра, то в случае любого MCC Smart следует менять моторное масло каждые 7-10 тыс. км вместе с качественным масляным фильтром.

    С каждой заменой масла требуется менять (а не продувать сжатым воздухом, что не дает на самом деле никакого толку) воздушный фильтр, а через раз – топливный фильтр.

    Состояние турбины определить можно запросто. Положить под выхлопную чистый белый лист бумаги и, запустив холодный двигатель, газануть. Если на белом листе появились черные точки от вылетевших капель масла, то турбина «на подходе» к ремонту.

    Как правило неизбежны обгорание лопаток или вовсе разрушение колеса турбины, трещины и разрушения выпускного коллектора, обгорание и разрушение механизма регулируемого соплового аппарата у дизельных двигателей.

    MCC Smart теряет мощность, опытному уху слышны специфические тревожные шумы и звуки. При разрушениях ротора происходит выброс масла в зону выпускного коллектора и закономерный дымовой след во время полета.

    Возможность ремонта турбины зависит от степени износа деталей. В большинстве случаев турбину можно и нужно восстанавливать. Но в некоторых случаях ее дешевле заменить, чем отремонтировать.

    При капитальном ремонте двигателя, игнорирование ремонта турбины очень скоро приведет Владельца и его Жабу к неизбежному новому ремонту.

    Выпускные коллекторы на MCC Smart до 2002 года трескаются довольно часто и ездить с таким не рекомендуется пока не выполнен ремонт двигателя и турбины ибо денег в дальнейшем на ремонт потребуется значительно больше.

    Для замены турбины нужна обязательно новая прокладка выпускного коллектора, прокладки масляных трубок охлаждения и набор шпилек-гаек. Внимание! Установка турбины на герметик автоматически убивает ее в самом ближайшем будущем!

    Демонтаж турбины, снижая на 50% мощность и крутящий момент, самым прямым образом влияет на работу двигателя. Ведь он конструктивно рассчитан на пониженную степень сжатия для уменьшения детонации и на определенный объем подаваемого в цилиндры воздуха и топливной смеси. Поэтому при острой необходимости ехать турбину можно заглушить, но сделать это необходимо, не создавая лишнего сопротивления на всасывании и выхлопе, что будет перенапрягать ослабленный двигатель.

    Лучше этого не делать потому, что на ресурсе в любом случае скажется.

    Лучше чинить турбину.

    Мой личный опыт организации ремонтов двигателей MCC Smart со всей их спецификой, закономерно привел к неизбежности ремонта их миниатюрных турбин.

    Но «коллективный разум» MCC Smart Club BY на сегодня имеет контакты с лучшими специалистами по восстановлению турбин на уникальном дорогостоящем импортном балансировочном оборудовании и поэтому очередная проблема успешно преодолена.

    Турбина MCC Smart задумана, спроектирована и выполнена, как очень компактный, надежный и высокоэффективный механизм. Ее конструкция обеспечивает высочайшую прецизионную точность настройки поскольку ей приходится крутиться в немыслимом диапазоне оборотов при крайне высоких пограничных температурах.

    И всякие там несознательные либо попросту технически невежественные люди за рулем повсеместно просто убивают этот важнейший орган организма MCC Smart самыми элементарными глупыми действиями – неряшливой ездой и экономией на воздушных, топливных, масляных фильтрах, моторном масле и качестве топлива.

    Читайте также:  Реле фар уаз буханка

    Турбина может благополучно работать лишь в идеальной чистоте. Как та самая форель в пруду – если вокруг грязь, то она задыхается и дохнет. А грязь на турбину, которой ее повсеместно пичкают неразумные владельцы MCC Smart приходит к ней по трем каналам – с подачей воздуха, с выхлопными газами и через смазывающее ее моторное масло.

    Если воздушный фильтр дешевый, а значит не лучшего качества от плохого производителя или даже дорогой, но уже грязный, то он неизбежно пропускает мелкий сор и песок, которые, шлифуя до блеска приводную крыльчатку, постепенно все больше и больше повреждает, то есть дисбалансируют компрессорное колесо турбины. Возникает паразитная вибрация, которая медленно, но неизбежно разбивает подшипник в хлам.

    Плохое топливо, приводящее к нестабильности термических процессов двигателя, образованию лако-нагаро-отложений, загрязняет выхлопные газы, которые, раскручивая приводную крыльчатку турбины, постоянно повреждают ее грязевыми частицами и разрушаемыми металическими абразивами двигателя, возникающими вследствие отрицательной термостабильности.

    Например: с выхлопом постоянно вылетают частички разрушающегося шатуна, клапана, свечи накала…

    Моторное масло, проходящее через ось вала, будучи дешевым минеральным или просто плохого качества, или просто «сработавшимся» по причине постоянно высоких оборотов, неквалифицированного переключения передач, долгого пробега или многолетней стоянки очень быстро «съедает» опорный подшипник, поскольку все они, как шатунные и коренные вкладыши делаются из достаточно мягкого металла. Подшипники повсеместно царапаются и разбиваются, теряется их точная цилиндрическая форма, вырабатывается осевой элипс, влекущий за собой разбалансировку и выход из строя всего дорогостоящего агрегата.

    В результате – уменьшенный пробег и крайне дорогостоящий ремонт. Сэкономив на расходниках – фильтрах, маслах, топливе и современных высоко-технологических добавках, нерадивый владелец теряет в разы больше денег, как итог.

    В большинстве мною наблюдаемых случаев картина выглядит следующим образом:

    Приглядывает желающий MCC Smart, приговаривая «чего они такие дорогущие эти мелкие» и, после долгих моральных терзаний пригоняют ему из близлежащей страны чего-то за 3 копейки.

    Этот экземпляр, изрядно побегавший по Европе, худо-бедно едет. Наступает эйфория. Утренние холодные пуски и невидимое масляное голодание подшипникового узла турбины кратковременное и к поломкам не приводит.

    MCC Smart масло жрет, но хозяин/хозяйка питомца любит и иногда поит новой дозой.

    Однако, регулярные небольшие повреждения деталей накапливаются. Радиальные и осевые зазоры/люфты ротора увеличиваются.

    Весь процесс растянут во времени и владелец, а тем более владелец/владелица MCC Smart ничего не замечает потому, что снаружи ничего не видно, а что масло летит в трубу, так это же у всех MCC Smart говорят норма.

    По мере увеличения люфтов ротора нарушается нормальная работа уплотнений, которые изнашиваются все больше, уход масла растет.

    На этой стадии, как правило, раздается первый звонок и после моего осмотра, ощупывания, принюхивания, прислушивания и Приговора он/она пропадает надолго.

    А, как правило, пропадает в поисках более лояльных экспертов, которые сердобольно рекомендуют ему/ей перейти на менее дорогое и более низкого качества масло, что закономерно увеличивает процесс убивания турбины и двигателя.

    Автомобиль, как замечательное инженерное творение от Mersedes динамики не теряет, расход топлива не изменяется, двигатель заметно глазу не дымит.

    Хотя владельцу/владелице турбированного MCC Smart надо самым пристальным образом следить за расходом масла и если он возрос даже немного, а поведение автомобиля не изменилось – это первый признак начала процесса разрушения и повод к срочной диагностике, которая может закончиться своевременным и незначительным ремонтом. Ведь небольшие повреждения успешно лечатся заменой ремкомплекта турбины и приведением масляной системы двигателя в полный порядок за небольшие деньги.

    Но люди страсть, как любят умничать, сплошь и рядом считая, что все поголовно их пытаются развести на бабло.

    Что, в общем-то, и делают с собою сами!

    Они забивают на возросший расход масла и продолжать эксплуатацию, а растущее в геометрической прогрессии накопление повреждений продолжается до тех пор, пока не достигнет критической величины.

    Люфты ротора начинают превышать зазоры между рабочими колесами и корпусными деталями. Жаропрочное колесо турбины начинает касаться чугунного корпуса на частоте вращения 150 000 об/мин. В таких случаях ремонтировать уже нечего.

    При этом владелец/владелица совершенно уверены, что все произошло «вдруг и сразу», а до этого все было просто отлично, забывая и совершенно игнорируя все предупреждения, описанные выше.

    Потому и звонит мой мобильник довольно часто: «Лео, подскажи, дорогой пылз! А где бы это починить подешевле двигатель и, наверное, (наивные турбину.

    Да не «наверное», а, как пить дать абсолютно и закономерно тысяча % точно!

    Такая вот небольшая с виду «улитка» — один из самых действенных способов увеличить мощность двигателя.

    Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

    Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? нас и поджидают проблемы.

    Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

    Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

    Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

    Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

    Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

    Читайте также:  Зачем прокачивать стойки перед установкой

    Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

    Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

    Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

    В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

    Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

    А вот так выглядит интеркулер.

    Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

    У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

    , скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, , температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

    Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

    По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

    Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

    Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

    На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

    Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

    Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

    Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

    Турбина с изменяемой геометрией.

    Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

    Также вам могут быть интересны эти заметки...

    Adblock detector