Как работает турбонаддув автомобиля


Как работает турбонаддувВ статье попробуем рассказать об устройстве, способность которого заключается в увеличении мощности двигателя. При этом снижается удельный расход топлива. Речь пойдет о турбонаддуве!



Вы узнаете как работает турбонаддув, что такое турбина, поймете для чего нужен интеркулер, что такое Twin-turbo и Вi-turbo, а так же другие тонкости работы этой системы. Итак, приступаем.

Как работает турбонаддув автомобиля

Турбонаддув – это конструктивное приспособление в автомобиле, основанное на использовании отработавших газов. Главной задачей этого устройства является подача под давлением дополнительной порции воздуха в цилиндры. Такое инженерное решение позволяет сжигать в камере сгорания больше топливовоздушной смеси, что приводит к увеличению мощности двигателя. Для сравнения, в обычном двигателе воздух в цилиндр поступает при движении поршня вниз, то есть пассивно «засасывается». В случае с турбонаддувом, воздух подается под давлением оказывая 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.

Основные конструктивные элементы турбонаддува

Как работает турбонаддув

Состоит из:

  • Корпус. Представляет собой сплошную чугунную отливочную форму.
  • 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.

Зная конструктивное устройство нам станет легче понять как работает турбонаддув.


Принцип работы турбонаддува

Как работает турбонаддувПринцип достаточно прост. Как уже было замечено в статье, работа турбонаддува основана на использовании отработавших газов. Часть этих газов, выходя из цилиндров, направляется в улитку турбины. Регулировочный клапан, который установлен перед турбиной 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 засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает и нагнетает его во впускной коллектор через кольцевой канал.

Интеркулер охлаждает воздух перед его поступлением в цилиндр. Для чего нужно охладить воздух? Чтобы мощность двигателя увеличилась, для этого надо создать условия, при которых топливо практически полностью сгорает. Для этого должно поступать больше кислорода. Однако, во время работы газ сжимается, температура повышается и поэтому начинается быстрое разрушение кислорода. Теплый воздух приводит к понижению мощности. Интеркулер способствует снижению температуры сжатого воздуха, также позволяет уменьшить детонацию когда процесс сгорания становится нестабильным.

Как работает турбонаддув

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 воздух, не нагнетается.

При нажатии на педаль газа, поток газов увеличивается. В этот момент 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 впускной коллектор. Что характерно чем больше размер турбонаддува, тем «задержка» становится продолжительней. Такая «пауза» получила название «турбо яма» (или «турбо лаг»).

Как устранить появление «турбо ямы»

Twin-turbo.

Как работает турбонаддув
Для устранения «турбо ямы», некоторые производители используют сразу два турбонаддува, отличные по размеру. «Маленький» работает на низких оборотах, второй вступает в действие на более высоких. В принципе, «турбо яма» не исчезла, она стала практически незаметной для обывателя. Такая схема получила название twin-turbo.
Вi-turbo.

Как работает турбонаддув
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 “турбо ямы” и повышения момента на низких оборотах у некоторых двигателей в дополнение к турбокомпрессору устанавливается механический. Такая конструкция имеет практически мгновенный “отклик”и закрывает инерционные провалы турбины.

Кроме этого, весьма перспективной в настоящее время выглядит конструкция турбины с изменяемой геометрией, имеющей управляемые поворотные лопатки. Это позволяет менять параметры наддува в самом широком диапазоне.

Предлагаем наглядно ознакомиться с работой турбины и компрессора на примере видеоролика. Вы узнаете тонкости работы турбин, почему нельзя резко увеличивать обороты холодного двигателя и др.

Источник: “Автомобили Гродно

Как работает турбонаддув, принцип работы, эксплуатация и правила обслуживания

Читайте также

Какая коробка передач лучше