Рассмотрим небольшой механизм, схожий с улиткой, который в разы увеличивает мощность двигателя. Автоинструкторы поделились с нами информацией об этом механизме и его эксплуатации.
Турбины
Турбонаддувы по своей конструкции для различных машин немногим отличаются друг от друга, разве что размерами и дизайном. Многие автовладельцы называют этот механизм турбинами, что не совсем правильно.
Турбина — одна из комплектующих турбонаддува и включает в себя корпус, систему уплотнения крыльчаток с валами, 2 улитки, в которых эти крыльчатки крутятся, один подшипник для упора, два других — для скольжения. К механизму прикреплён пневмопривод, запускающий в действие клапан перепуска (некоторые модели им не оснабжены). Этот клапан регулирует турбинные обороты, а также производительность компрессора.
При высоком давлении пневмопривод открывает клапан и пропускает часть выхлопов в выхлопную систему, тем самым понижая турбинные обороты.
Турбина расположена на валу и служит для вращения компрессора, сделана из жароустойчивого сплава. Вал изготовлен из стали средней легировки, а компрессор состоит из алюминия. Такие детали заменяют, так как ремонту они не подлежат. Перешлифовка вала и изготовление новых подшипников является исключением.
Предназначение турбонаддува для авто в СПб
Известным фактом является то, что топливу необходим кислород для горения, смесь воздуха и топлива горит в цилиндрах, при этом воздух и топливо соединены в конкретном соотношении (1:15 для двигателей, работающих на бензине).
Воздух необходим в больших количествах. Чем больше топлива, тем больше воздуха. Большие цилиндры требуют большой объём кислорода.
Турбинный ротор крутится за счёт выхлопов из машинного двигателя и запускает компрессор, который переводит в цилиндры сжатый воздух, но сначала воздух идёт через интеркулер для охлаждения.
Скорость вращения турбины зависит от объёма выхлопов (больше выхлопных газов — вращение ускоряется, а мощность увеличивается).
Непопулярность турбонаддува
Для «самообслуживания» механизма требуется всего 1,5% энергии. КПД двигателя повышается за счёт даровой энергии, которая сжимает воздух (небольшое трение и масса двигателя), но это не делает автомобиль экономичнее.
Турбина может крутиться со скоростью 200 тыс. оборот/мин, а газовая температура может повыситься до 1000°C. Для долгосрочной большой выдержки нагрузок требуется время и много материалов.
По этой причине механизм пользовался популярность. Только в период Второй мировой. В 1962 году его установили в Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.
Недостатки турбонаддува
Механизм не из простых и не из дешёвых. Если моторные обороты маленькие и выхлопов немного, то ротор плохо раскручивается, а компрессор не снабжает цилиндры дополнительным объёмом воздуха. Обороты могут не достигнуть до 3 тысяч и «выстрелить», достигнув от 4 до 5 тысяч. Такое явление именуется турбоямой.
Раскручиваемость турбины напрямую зависит от его величины, поэтому турбинные двигатели с большим давлением и мощностью испытывают турбоямы.
Турбины низкого давления почти не подвергаются этому, но мощность они особо не увеличивают. Чтобы устранить турбояму, необходим последовательный наддув: турбокомпрессор с малой инерцией запускается от небольших оборотов и повышает «низовую» тягу, а на больших оборотах с увеличением выпускного давления запускается иной механизм.
В XX веке последовательный наддув использовали на Порше 959, а сейчас — на таких авто, как БМВ или Ландровер. Фольксваген с бензиновым двигателем запускает приводной нагнетатель.
Две «улитки»
Однорядные двигатели зачастую снабжены одним турбокомпрессором (twin-scroll или пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. В каждую «улитку» из различных цилиндрических групп идут выхлоп, а они вместе переводят газ на одну турбину, при этом турбина раскручивается на любых оборотах.
До сих пор распространено использование парных турбокомпрессоров, одновременно взаимодействующих с отдельными группами цилиндров.