Сегодня в рубрике «Как это работает» мы расскажем об устройстве, способном увеличивать мощность двигателя, при этом снизив удельный расход топлива. Речь пойдет о турбонаддуве!
Вы узнаете что такое турбина, поймете для чего нужен интеркулер, что такое Twin-turbo и Вi-turbo, а так же другие тонкости работы этой системы.
Турбонаддув – это вид наддува, основанный на использовании отработавших газов. Главной задачей этого устройства является подача под давлением дополнительной порции воздуха в цилиндры, позволяя сжигать в них больше топливно-воздушной смеси, что приводит к увеличению мощности двигателя. Для сравнения, в обычном (нетурбированном) двигателе воздух в цилиндр поступает при движении поршня вниз, то есть пассивно «засасывается». В случае с турбонаддувом, воздух подается под давлением и оказывает дополнительное усилие на поршень.
Так как в цилиндр поступает большая порция воздуха, то его необходимо разбавить большим количеством топлива, что приводит к увеличению его фактического расхода. Однако массовая доля топлива, приходящаяся на единицу мощности в час у двигателя, оснащенного турбонаддувом, ниже, чем у схожего по конструкции силового агрегата, лишенного наддува. Получается, что мощность двигателя возрастает на 20-50%, а удельный расход топлива снижается на 5-20%, что говорит о значительном повышении КПД двигателя.
Турбонаддув состоит из:
- Корпус представляет собой сплошную чугунную отливку
- Регулировочный клапан
- Улитка турбины выполнена из чугуна и подогнана плотно по размерам колеса турбины
- Улитка компрессора представляет собой алюминиевую отливку с механически обработанным местом под колесо компрессора (требует точного изготовления)
- Колесо турбины
- Колесо компрессора
- Ротор
- Подшипники скольжения – наиболее нагруженный элемент устройства
- Интеркулер
Принцип работы:
Принцип работы устройства достаточно прост, однако его изготовление трудоёмко. Как говорилось выше, работа турбонаддува основана на использовании отработавших газов. Часть этих газов, выходя из цилиндров, направляется в улитку турбины. Перед турбиной установлен регулировочный клапан, который ограничивает газовый поток. Этот поток приводит в движение колесо турбины. Колесо турбины передает крутящий момент на колесо компрессора, так как они жестко сидят на вале ротора. Компрессорное колесо, которое засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает и нагнетает его во впускной коллектор через кольцевой канал. Интеркулер предназначен для того, чтобы охлаждать воздух перед его поступлением в цилиндр. Холодный воздух легче сжимается и обладает большей плотностью, что делает его применение более выгодным.
Компрессорное колесо способно засасывать воздух только при высоких оборотах. На холостом ходу поток отработавших газов не достаточно велик, поэтому колесо вращается с малой частотой и только «перемалывает» воздух, а не засасывает его. При нажатии на педаль газа, поток газов увеличивается, и тогда можно услышать характерный звук работы компрессора. При этом турбонаддув отзывается на нажатие педали акселератора с запаздыванием. Все потому, что турбина инерционна: при резком увеличении оборотов двигателя она некоторое время раскручивается и лишь потом нагнетает дополнительное давление во впуск¬ной коллектор. Чем больше размер турбонаддува, тем «задержка» продолжительней. Такая «пауза» получила название «турбояма» (или «турболаг»).
 |
Twin-turbo.
Для устранения «турбоямы», некоторые производители используют сразу
два турбонаддува, отличные по размеру. «Маленький» работает на низких
оборотах, второй вступает в действие на более высоких. В принципе,
турбояма не исчезла, она стала практически незаметной для обывателя.
Такая схема получила название twin-turbo.
|
 |
Вi-turbo. Для решения той же проблемы, вместо одного большого турбонаддува, используют два маленьких. Главное отличие от twin-turbo в том, что оба нагнетателя работают одновременно. Такая конструкция называется bi-turbo. |
Для полной ликвидации "турбоямы" и повышения момента на низких оборотах у некоторых двигателей в дополнение к турбокомпрессору устанавливается механический, который, имея практически мгновенный "отклик", закрывает инерционные провалы турбины. Кроме этого, весьма перспективной в настоящее время выглядит конструкция турбины с изменяемой геометрией, имеющей управляемые поворотные лопатки, что позволяет менять параметры наддува в самом широком диапазоне.
Далее Вашему вниманию предлагаем наглядно ознакомиться с работой турбины и компрессора на примере ролика про двигатель Фольксвагена TSI, устанавливаемого на Golf GT:
Для более детально знакомства с турбиной есть отличное видео от производиеля турбин GARRETT. Видео настоятельно рекомендуем. Из него Вы узнаете много тонкостей работы турбин (например, почему нельзя резко увеличивать обороты холодного двигателя и др.):
Искренне надеемся, что теперь, встретив двигатель "турбодизель с интеркулером" Вы уверенно будете представлять и знать, о чем идет речь.
Изображения турбины нарисовал Dima 323F специально для АвтоГродно.
Комментарии
Да
Во втором видео есть ошибки. 240 тыс.об. это слишком много.
И ещё - Турбина это только часть, по правилу нужно применять слово Турбокомпрессор.