Первый турбонагнетатель был запатентован швейцарским изобретателем Буши в 1905 году. Агрегат установили на лёгкий одномоторный биплан. Он обеспечивал дополнительное нагнетание сжатого воздуха в цилиндры двигателя благодаря использованию энергии выхлопных газов, что позволило увеличить мощность силовой установки без изменения конструкции двигателя.
Такая идея понравилась производителям машин, поэтому сейчас многие современные автомобили оснащаются системой турбонаддува независимо от того, работают они на дизеле или бензине.
Рассмотрим подробнее, как выглядит автомобильный турбонагнетатель, как работает, насколько он надежен и эффективен (как часто требуется ремонт турбины и техническое обслуживание).
Из чего состоит турбонагнетатель?
Система состоит из пяти ключевых элементов:
- Турбокомпрессор.
- Интеркуллер.
- Перепускной клапан.
- Регулировочный клапан.
- Выпускной коллектор.
Турбины бывают классическими и двойными (Biturbo или Twin-Turbo). Внешне они несколько отличаются, но работают по одному принципу.
Как работает турбина?
Рассмотрим, как работает система турбонаддува на примере автомобиля с дизельным двигателем.
- Сначала из выпускного коллектора выхлопные газы попадают через патрубок на крыльчатку и заставляют ее вращаться. Компрессор, расположенный на том же валу, нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Благодаря тому, что крыльчатка принудительно вращается, удается увеличить давление воздуха для подачи в двигатель.
- Во время нагнетания воздух нагревается, что приводит к уменьшению его фактической плотности и массы в цилиндрах. Чтобы этого не произошло, на выходе турбокомпрессора устанавливается система охлаждения радиаторного типа — интеркуллер.
- На следующем этапе поршень двигается, всасывая внутрь цилиндра порцию охлажденного воздуха через впускные клапаны. Одновременно внутрь подается топливо, что приводит к образованию воздушно-топливной смеси. В зависимости от типа топлива, смесь занимается от искры (в бензиновых моторах) или от сжатия (дизельные моторы).
- После того как порция смеси сгорела, выхлопные газы попадают в турбину через выпускной клапан. Цикл завершается и начинается снова.
Следовательно, в цилиндры попадает воздух под повышенным давлением, что способствует формированию более однородной топливно-воздушной смеси, почти полностью сгорающей. Это повышает мощность двигателя и уменьшает расход топлива.
Под каждый тип двигателя, в зависимости от объема, конструкции и других особенностей, подбирается своя турбина. От размера и геометрии ротора, компрессорного колеса, крыльчатки и других элементов конструкции зависят параметры турбонаддува, влияющие на эффективность работы двигателя.
Какая разница между дизельными и бензиновыми турбинами?
Главная разница между турбинами дизельного и бензинового двигателя – температурный режим отходящих газов, вращающих крыльчатку.
В случае дизеля газы нагреваются до 850 градусов, а если речь идет о бензине, то температура достигает 1000 градусов. Бензиновые нагнетатели более устойчивы к высоким температурам.
Такие турбины имеют и некоторые конструктивные отличия – угол входа воздуха, форма лопастей и т.д. Поэтому, несмотря на внешнее сходство и одинаковый принцип действия, не следует устанавливать турбины для дизельного двигателя на бензиновый двигатель и наоборот. Такая замена приведет к быстрому выходу из строя всей системы турбонаддува и сопутствующих узлов.
Преимущества и недостатки системы турбонаддува
Среди преимуществ турбонагнетателя стоит отметить:
- Более компактны размеры двигателя по сравнению с классическим мотором.
- Экономия топлива. Воздушно-топливная смесь, попадающая в двигатель, имеет более однородную структуру, что увеличивает ее эффективность. Для воспроизведения одинаковой мощности авто с турбонаддувом потратит меньше топлива, чем машина с обычным атмосферным двигателем.
- Низкий уровень шума. При движении турбина работает очень тихо и не выдает вибраций.
- Экологичность. Благодаря тому, что в цилиндрах сгорает почти 100% топливной смеси, выхлоп содержит минимальную концентрацию вредных веществ.
Несмотря на значительные преимущества, система турбонаддува имеет несколько недостатков. В частности, дорогостоящий ремонт, высокие требования к качеству топлива (например, для бензинового мотора чем выше октановое число, тем лучше), больший расход смазки. Также владельцам автомобиля с турбонаддувом следует усвоить некоторые правила вождения (не стартовать на непрогретом моторе, после остановки давать двигателю остыть на холостых оборотах несколько минут), которые помогут продлить эксплуатационный срок всей системы.
Если вы заметили увеличение расхода топлива, черный дым в выхлопе или другие проблемы, сразу проверьте состояние системы турбонаддува. Диагностика турбины – сложный процесс, требующий специфических знаний, опыта и специального оборудования, поэтому доверять ее следует профессионалам.
Поделиться:
