Отвечаем на 5 наиболее распространенных вопросов о турбокомпрессорах:
- Каким образом турбина повышает мощность двигателя?
- Как работает турбокомпрессор?
- На какие моторы можно устанавливать турбины?
- Необходимо ли турбине обслуживание?
- Как увеличить срок эксплуатации турбокомпрессора?
Вспомните, как Вы себя чувствовали, сделав несколько десятков отжиманий либо пробежав 3-километровый кросс. Примерно это же чувствует двигатель Вашего авто, когда Вы едете в гору либо «летите» по трассе.
Все больше нынешних авто получают «живительный» воздух, который придает им дополнительную «силу», от турбины. Не глядя на то, что изделие применялось в автомобильных, авиационных и иных двигателях в течение практически всего этого столетия, лишь около 10 лет назад турбины еще считались просто «игрушкой» для «экзотических» и «очень мощных» авто.
Одновременно с возрастающим интересом потребителя в более высокой и экономичной мощности современных авто, турбины доказали свою высокую эффективность и надежность. Вместе с низкими, «зализанными» аэродинамическими формами кузовов современных автомобилей их двигатели стали меньше, а упор начали делать на топливную экономичность.
Турбокомпрессор – воздушная помпа, которую приводят в движение выхлопные газы. Благодаря этому увеличивается давление воздушного потока, который попадает в двигатель. Вследствие чего воздушно-топливная смесь попадает в двигатель и идет увеличение мощности.
В некоторых двигателях атмосферное давление является максимально возможным, при котором поток воздуха может попадать в двигатель. Объем сжигаемого топлива в цилиндрах ограничен по причине объема воздуха, который попадает в двигатель при атмосферном давлении (они не турбируются).
Двигатель при одинаковых оборотах может вырабатывать больше мощности, когда в цилиндры попадает больше воздушно-топливной смеси. Больший ее объем дает большее давление в цилиндре и, соответственно, большую отдачу. Это один из способов увеличения мощности мотора. Турбированные двигатели вырабатывают мощность на 30-60 процентов больше, чем аналогичный без турбокомпрессора.
Турбонагнетатель – воздушный компрессор, втягивающий воздух, затем сжимающий его и вдувающий в двигатель (см. рисунок 1 турбо-компрессора и на нем №1). Компрессор раскручивается до 100.000 об/мин. За счет турбокомпрессора (см. фото турбо-компрессора и на нем №2). Турбина с компрессором соединены валом (см. фото турбо-компрессора и на нем №3). Когда турбина начинает вращаться, она вращает компрессор через вал. Турбина вращается благодаря выхлопным газам, которые идут из мотора, после чего выхлопные газы попадают в выхлопную систему.
-
Каким образом турбина повышает мощность двигателя?
Мощность, которая развивается двигателем, зависит от объема воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в мотор. Если нужно повысить мощность, надо повысить как объем подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего объема топлива не даст результата, пока не будет достаточного для его сгорания объема воздуха, в противном случае создастся излишек несгоревшего топлива, что ведет к перегреву мотора, который еще и сильно дымит.Турбина повышает мощность мотора за счет подачи требуемого объема сжатого воздуха, которого хватит для полного сгорания повышенной дозы топлива. Таким образом, при таком же рабочем объеме и оборотах получается большая мощность. Помимо этого, оптимизируется процесс сгорания, что дает возможность улучшить характеристики мотора в широком диапазоне чисел оборотов (см. врезку).
-
Как работает турбокомпрессор?
Главными элементами почти каждого турбокомпрессора выступают турбина и центробежный воздушный насос, которые связаны за счет общей жесткой оси. Эти элементы вращаются в одном направлении и с равной скоростью (причем огромной – около 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, не применяемая в обычных моторах, преобразуется тут в крутящий момент, который приводит в действие компрессор.
Происходит это следующим образом. Выходящие из цилиндров отработавшие газы идут на крыльчатку турбины, преобразующей их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (представляет собой сходную крыльчатку, которая установлена на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Объем топлива, которое можно смешать с воздухом, можно повысить, что дает двигателю возможность развивать большую мощность.
Кроме того, есть много иных конструкций турбокомпрессоров.
-
На какие моторы можно устанавливать турбины?
Турбиной может быть оборудован любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый либо на газе, имеющий жидкостное либо воздушное охлаждение. Они применяются как на моторах с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на моторах грузовых и легковых авто. Кроме того, имеет значения, идет ли речь о 2-хтактном либо о 4-хтактном двигателе.
Сегодня почти все большие двигатели на дизеле мощностью более 150 кВт, применяемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оборудуются турбиной (иногда несколькими).
В области автотранспорта на данный момент почти каждый дизельный двигатель мощностью больше 80 кВт стандартно оборудуется турбиной. Даже в секторе небольших авто с дизельным двигателем отмечается их популярность.
Приход турбин на бензиновые двигатели был сложнее, но ускорился за счет опыта их применения на кольцевых автогонках и авторалли. Увеличение изготовления материалов, которые имеют высокие температурные показатели, усовершенствование качества моторных масел, использование жидкостного охлаждения корпуса, электронное управление регулирующими клапанами – все это содействовало тому, что такие изделия стали применяться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что вместе с впрыском топлива и электронным зажиганием дало возможность добиться весьма высоких показателей.
-
Необходимо ли турбине обслуживание?
Нет. Но так как она смазывается маслом из системы смазки мотора, то проблемы с такой системой «откликнутся» и на турбине. Как правило, нехватка масла ведет к сильному износу и поломке.
Симптомами неисправности могут быть:
- пониженная мощность двигателя;
- черный либо синеватый дым из выхлопной трубы;
- увеличенный расход моторного масла;
- шум при работе турбины.
Примечание. Учитывайте, что указанные признаки не обязательно говорят о неисправности турбины. В первую очередь надо проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.
На нормально работающем моторе, своевременно и качественно обслуживаемом, турбина может хорошо работать на протяжении долгих лет.
Любой ремонт турбины должен производиться исключительно в специализированном сервисе, так как для этого нужны особые знания, умения и оборудование. Также при любых работах с ней должна обеспечиваться безупречная чистота, ведь даже мельчайшая песчинка, которая попала в турбину, способна сломать ее.
-
Как увеличить срок эксплуатации турбокомпрессора?
Это довольно легко. Необходимо просто соблюдать рекомендации изготовителя авто. По данным одной крупной аналитической фирмы, лишь около 30% обладателей «турбированных» авто исполняют такие советы. По этой причине множество проблем с турбиной появляются лишь из-за пренебрежения данными правилами. А они следующие:
После запуска холодного двигателя хотя бы 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы позволить маслу хорошо смазать турбину.
Перед выключением двигателя после высокой нагрузки или продолжительной поездки, оставьте его поработать не меньше 1 минуты на холостых оборотах. Если моментально заглушить мотор, который работает на высоких оборотах, турбина будет какое-то время вращаться без смазки, так как масляный насос перестанет работать. При этом повреждаются подшипники и кольца.
Не забывайте систематически менять моторное масло и масляный фильтр. Помните, что высокая температура, которая возникает при работе агрегата, понижает результативность и долговечность масла. По этой причине заливайте исключительно масло, подходящее для «турбированных» двигателей.
Руководствуясь такими правилами, Вы гарантируете продолжительную и надежную работу изделия. Помните «золотое» правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.
Преимущества турбокомпрессорного двигателя
- Соотношение «масса/мощность» у мотора с турбиной выше, чем у атмосферного.
- Двигатель с турбиной не такой громоздкий, как атмосферный аналогичной мощности.
- Кривая крутящего момента мотора с турбиной может быть лучше приспособлена к специфическим условиям использования. При этом, к примеру, водитель тяжелого грузового авто должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, а вождение будет более мягким.
- Двигатель с турбиной практически невосприимчив к существенной перемене высоты, в то время как атмосферный на большой высоте утрачивает мощность.
- Двигатель с таким агрегатом обеспечивает лучшее сгорание топлива. Доказательством этому является снижение потребления топлива грузовыми автомобилями на больших пробегах.
- Так как турбина улучшает сгорание топлива, она содействует и снижению токсичности отработавших газов.
- Двигатель, который оснащен турбиной, работает стабильнее, чем его атмосферный аналог такой же мощности, а будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Помимо этого, турбина играет роль своеобразного глушителя в системе выпуска.