Призначення, принцип роботи та експлуатація турбіни автомобіля

Турбокомпресор давно перекочував із сегменту преміальних спортивних авто до відносно бюджетних лінійок. Більше 90% нових моделей оснащуються системою турбонаддува. Це цілком зрозуміло. Турбіна допомагає вирішити дуже важливе завдання — забезпечити високу продуктивність при відносно компактних габаритах двигуна внутрішнього згоряння.

Як турбокомпресор збільшує потужність, не торкаючись габаритів двигуна?

Джерело енергії в ДВС — паливо, у ролі якого виступає бензин, скраплений газ, дизель чи біодизель. Щоб звільнити цю енергію, пальне потрібно спалити. Чим повніше протікає процес окислення, тим вища його ефективність. Для цього потрібно подати достатню кількість кисню.

У класичних атмосферниках надходження кисню обмежено його концентрацією у навколишньому середовищі. Чим більшу порцію палива ми хочемо спалити, тим більший обсяг повітря має подати в камеру згоряння. І все це за нормального атмосферного тиску. Отже, потрібно збільшувати цю камеру разом з двигуном.

На противагу цьому турбіна автомобіля подає повітря під великим тиском. Більшість стандартних легкових авто наддув становить плюс 0,5-1,0 атмосферу чи 50-100 кПа. У спортивних модифікаціях буває більше. При стандартному обсязі камери згоряння вміст кисню збільшується. Можна спалити більше палива та отримати значно більшу миттєву порцію енергії без збільшення габаритів двигуна.

Наявність автомобільної турбіни забезпечує низку принципово важливих переваг

Серед них:

• Підвищення потужності на величину до 50% щодо атмосферного двигуна того ж обсягу.
• Зниження витрати пального на 10-15% за рахунок більш повного використання.
• Стабільна робота двигуна в будь-яких умовах, навіть у навантаженому режимі.
• Зменшення концентрації СО та інших шкідливих компонентів у вихлопних газах за рахунок повного згоряння палива.

Це справді круті досягнення, які й забезпечили популярність системі турбонаддуву. Якщо турбіна вийшла з ладу, оптимальне рішення — ремонт турбіни Київ у надійному сервісі зі спеціалізацією на турбокомпресорах.

Як влаштована турбіна для двигуна внутрішнього згоряння?

Основа турбокомпресора — турбінне та компресорне колеса або крильчатки, посаджені на загальну вісь. Підшипник ковзання, що змащується моторним маслом, забезпечує вільне обертання цієї пари на дуже високих швидкостях, які здатні досягти 300 тисяч обертів за хвилину. Кожна частина поміщена в окремий герметичний корпус або равлик. Вхід «гарячого» равлика з турбінним колесом приєднується до вихлопної системи. «Холодний» равлик отримує повітря з впускної системи, нагнітає його тиск і передає далі до моторного блоку.

Принцип роботи турбіни автомобіля наступний:

• Під час запуску двигуна вихлопні гази подаються в гарячий тракт і починають розкручувати колесо турбіни. Це схоже на вітряк, тільки маленький і дуже швидкий.
• Чим швидше воно рухається, тим інтенсивніше обертаються лопаті в компресорній частині.
• Вони захоплюють порції повітря і з силою подають їх далі, таким чином нагнітаючи додатковий тиск.
• Під час стиснення підвищується температура повітряного середовища. Це може призвести до довільної детонації та меншої щільності кисню. Щоб запобігти негативним наслідкам, потік повітря проганяється через інтеркулер і таким чином остуджується.
• В камеру згоряння надходить більша кількість кисню. Об'єм палива, що спалюється, збільшується, генеруючи більш потужний потік вихлопних газів.
• Вихлоп, що збільшується, призводить до подальшого зростання тиску у вхідному тракті.

Без зовнішніх обмежень процес прагне вийти з-під контролю. Тому у конструкції турбіни передбачені додаткові вузли.

Перепускний клапан спрацьовує при критично великому тиску на виході компресорної частини турбіни та скидає надлишки вихлопних газів. Таким чином обмежується верхня межа потужності. Він може працювати в парі з ще одним для миттєвого скидання тиску у впускному колекторі.

На малих оборотах, навпаки, турбіні складно розхитатися. Ця ситуація називається турбоямою. Щоб подолати її, зазвичай використовують змінну геометрію. Це система з рухомих лопаток. Залежно від положення міняється перетин для проходження вихлопних газів. Спочатку воно буде мінімальним, і навіть невеликий тиск вихлопу інтенсивно розкручуватиме турбінне колесо. На високих оборотах просвіт стає максимальним.

Сучасні автомобілі можуть оснащуватися не однією, а кількома турбінами. Кожне рішення використовується для певних цілей. Але будь-який турбований автомобіль потребує коректного водіння.

Як експлуатувати автомобіль з турбонаддувом?

Найстрашніше для турбіни — перегрів масла в підшипнику. Під впливом високих температур воно перегорає. У ньому утворюються кристалічні домішки. Знижується плинність. Це здатне викликати заклинювання і навіть механічне руйнування валу та крильчаток. Тому:

• Проводіть регулярну заміну моторного масла та масляного фільтра згідно з регламентом для вашого авто.
• Використовуйте лише рекомендоване виробником мастило.
• Перед тим, як заглушити двигун, дайте йому хвилинку попрацювати в холосту. Це дозволить турбіні охолонути в нормальному режимі.
• Намагайтеся збільшувати оберти плавно і по можливості уникати різкого гальмування.

А якщо ви помітили будь-які відхилення від норми в роботі вашої турбіни, заплануйте візит до автосервісу найближчим часом.