Все больше современных автомобилей получают "живительный" воздух, придающий им дополнительную "силу", от турбокомпрессора. Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь "игрушкой" для "экзотических" и "особо мощных" машин.
Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей
Концепция турбированных систем : Турбина представляет собой воздушную помпу проводящуюся в движение выхлопными газами. За счет этого повышается давление воздушного потока попадающего в двигатель, в следствии чего воздушно-топливная смесь попадает в двигатель и происходит повышение мощности.
В некоторых автомобильных двигателях атмосферное давление является максимально возможным давлением при котором воздушный поток может попадать в двигатель. Количество сжигаемого топлива в цилиндрах ограниченно из-за количества воздуха попадающего в двигатель при атмосферном давлении (такие моторы не турбируются).
Двигатель при одних о тех же оборотах может производить больше мощности если в цилиндры будет попадать больше воздушно-топливной смеси. Большее количество воздушно-топливной смеси дает большее давление в цилиндре и большую отдачу. Это один из путей повышения мощности двигателя. Турбированные двигатели производят мощности на 30-60% больше чем такой же двигатель без турбины.
Турбонагнетатель это воздушный компрессор, который втягивает воздух после чего сжимает его и вдувает его в двигатель (см. рисунок 1 турбо-компрессора и на нем #1). Компрессор раскручивается до 100.000 об/мин. с помощью турбины (см. фото турбо-компрессора и на нем #2). Турбина с компрессором соединены с помощью вала (см. фото турбо-компрессора и на нем #3). Когда турбина начинает вращаться она вращает компрессор через вал. Турбина вращается за счет выхлопных газов идущих из двигателя, после чего выхлопные газы попадают в выхлопную систему.
Как уже сказано выше турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 30-60 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!
1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ ?
Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.
Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см.врезку).
2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР ?
Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной - примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.
Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.
Существует также множество других конструкций турбокомпрессоров.
3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР ?
Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.
В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).
В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.
Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами - все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.
4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ ?
Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой "отзовутся" и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.
Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.
Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора - прежде всего нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.
На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.
Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.
5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ ?
Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев "турбированных" машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:
После запуска холодного двигателя по крайней мере 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.
Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.
Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для "турбированных" двигателей.
Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните "золотое" правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Соотношение "масса/мощность" у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.
Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.
Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более "мягким".
Двигатель с турбокомпрессором почти невосприимчив к значительной перемене высоты, тогда как атмосферный на большой высоте теряет мощность.
Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.
Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание топлива, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет также роль своеобразного глушителя в системе выпуска.