АвтоМотоМир

Автомобильные и мото новости "С колёс"

Турбины для автомобилей

Турбонаддув — один из способов агрегатного наддува, основанный на применении энергии отработавших газов. Стержневой элемент системы — турбокомпрессор, изредка — турбонагнетатель с механическим приводом:

Принцип работы основан на применении энергии отработавших газов. Поток выхлопных газов попадает на крыльчатку турбины (закреплённой на валу), тем самым раскручивая её и находящиеся на одном валу с нею лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры мотора. Так как при применении наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое число смеси воздуха с топливом), то в мотор попадает большее число смеси воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании возрастает объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно появляется огромная сила, давящая на поршень.

Как правило, у турбодвигателей поменьше удельный результативный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт·ч)) и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма мотора — кВт/л), что даёт вероятность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения циклов мотора.

Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия приметно возрастает и появляется вероятность детонации. Следственно конструкцией турбодвигателей предусмотрена пониженная степень сжатия, используются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер), представляющий собой радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, дабы плотность его не снижалась в итоге нагрева от сжатия позже турбины, напротив результативность каждой системы гораздо упадёт. Исключительно результативен турбонаддув у дизельных моторов тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и вертящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Находит использование турбонаддув с изменяемой геометрией лопаток турбины в зависимости от режима работы мотора.

Наиболее сильные (по отношению к мощности мотора) турбокомпрессоры используются на тепловозных моторах. Скажем на дизеле Д49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.

Кроме турбокомпрессора и интеркулера в систему входят: регулировочный клапан (wastegate) (для поддержания заданного давления в системе и сброса давления в приёмную трубу), перепускной клапан (bypass valve — для отвода наддувочного воздуха обратно во впускные патрубки до турбины в случае закрытия дроссельной заслонки) и/или «стравливающий» клапан (blow-off valve — для сброса наддувочного воздуха в атмосферу с характерным звуком, в случае закрытия дроссельной заслонки, при условии отсутствия датчика массового расхода воздуха), выпускной коллектор, совместимый с турбокомпрессором, а также герметичные патрубки: воздушные для подачи воздуха во впуск, масляные для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Начало применения турбодвигателей на спортивных автомобилях, в частности, на Formula 1, в 70-х годах привело к существенному увеличению популярности турбокомпрессоров. Приставка «турбо» стала входить в моду. В то время примерно все изготовители автомобилей предлагали как минимум одну модель с бензиновым турбодвигателем. Впрочем, по прошествии нескольких лет мода на турбодвигатели начала проходить, так как выяснилось, что турбокомпрессор, правда и разрешает увеличить мощность бензинового мотора, крепко увеличивает расход топлива. На первых порах задержка в реакции турбокомпрессора была довольно огромный, что также являлось серьёзным доводом вопреки установки турбины на бензиновый мотор.