Перший турбонагнітач був запатентований швейцарським винахідником Буші у 1905 році. Агрегат встановили на легкий одномоторний біплан. Він забезпечував додаткове нагнітання стислого повітря у циліндри двигуна завдяки використанню енергії вихлопних газів, що дало змогу збільшити потужність силової установки без зміни конструкції мотору.
Така ідея сподобалась виробникам машин, тому зараз багато сучасних автівок оснащуються системою турбонаддуву незалежно від того, працюють вони на дизелі чи бензині.
Розглянемо детальніше, як виглядає автомобільний турбонагнітач, як працює, наскільки він надійний та ефективний (як часто потрібен ремонт турбіни та технічне обслуговування).
З чого складається турбонагнітач?
Система складається з п’яти ключових елементів:
- Турбокомпресор.
- Інтеркулер.
- Перепускний клапан.
- Регулювальний клапан.
- Випускний колектор.
Турбіни бувають класичними та подвійними (Biturbo або Twin-turbo). Зовні вони дещо відрізняються, але працюють за одним принципом.
Як працює турбіна?
Розглянемо, як працює система турбонаддуву на прикладі автівки з дизельним двигуном.
- Спочатку з випускного колектора вихлопні гази потрапляють через патрубок на крильчатку та примушують її обертатись. Компресор, розташований на тому ж самому валу, нагнітає повітря у циліндри двигуна. Завдяки тому, що крильчатка примусово обертається, вдається збільшити тиск повітря для подачі у двигун.
- Під час нагнітання повітря нагрівається, що призводить до зменшення його фактичної щільності та маси у циліндрах. Щоб цього не трапилось, на виході турбокомпресора встановлюється система охолодження радіаторного типу — інтеркулер.
- На наступному етапі поршень рухається, всмоктуючи всередину циліндра порцію охолодженого повітря через впускні клапани. Одночасно всередину подається паливо, що зумовлює утворення повітряно-паливної суміші. Залежно від типу палива суміш займається від іскри (у бензинових моторах) або від стискання (дизельні мотори).
- Після того, як порція суміші згоріла, вихлопні гази потрапляють до турбіни через випускний клапан. Цикл завершується та розпочинається знову.
Отже, у циліндри потрапляє повітря під підвищеним тиском, що сприяє формуванню більш однорідної паливно-повітряної суміші, яка майже повністю згорає. Це підвищує потужність двигуна та зменшує витрати палива.
Під кожен тип двигуна, залежно від його об’єму, конструкції та інших особливостей, підбирається своя турбіна. Від розміру та геометрії ротора, компресорного колеса, крильчатки та інших елементів конструкції залежать параметри турбонаддуву, що впливають на ефективність роботи двигуна.
Яка різниця між дизельними та бензиновими турбінами?
Головна різниця між турбінами дизельного та бензинового двигуна — температурний режим відпрацьованих газів, які обертають крильчатку. У випадку із дизелем гази нагріваються до 850 градусів, а якщо йдеться про бензин, то температура досягає 1000 градусів. Бензинові нагнітачі більш стійкі до високих температур.
Такі турбіни мають і деякі конструктивні відмінності — кут входу повітря, форма лопатей та ін. Тож, попри зовнішню схожість та однаковий принцип дії, не слід встановлювати турбіни для дизельного мотора на бензиновий двигун і навпаки. Така заміна призведе до швидкого виходу з ладу всієї системи турбонаддуву та супутніх вузлів.
Переваги та недоліки системи турбонаддуву
Серед переваг турбонагнітача варто відзначити:
- Більш компактні розміри двигуна порівняно з класичним мотором.
- Економію палива. Повітряно-паливна суміш, яка потрапляє у двигун, має більш однорідну структуру, що збільшує її ефективність. Для відтворення однакової потужності авто з турбонаддувом витратить менше палива, ніж машина зі звичайним атмосферним двигуном.
- Низький рівень шуму. Під час руху турбіна працює дуже тихо та не видає вібрацій.
- Екологічність. Завдяки тому, що у циліндрах згорає майже 100% паливної суміші, вихлоп містить мінімальну концентрацію шкідливих речовин.
Попри вагомі переваги, система турбонаддуву має кілька недоліків. Зокрема, дорогий ремонт, високі вимоги до якості палива (наприклад, для бензинового мотора що вищим є октанове число, то краще), більша витрата мастила. Також власникам автівки з турбонаддувом варто засвоїти деякі правила водіння (не стартувати на непрогрітому моторі, після зупинки давати двигуну охолонути на холостих обертах кілька хвилин), які допоможуть продовжити експлуатаційний термін усієї системи.
Якщо ви помітили збільшення витрати палива, чорний дим у вихлопі або інші проблеми, відразу перевірте стан системи турбонаддуву. Діагностика турбіни — складний процес, який потребує специфічних знань, досвіду та спеціального обладнання, тому довіряти її варто професіоналам.
Поделиться:
