Назначение, принцип работы и эксплуатация турбины автомобиля
Турбокомпрессор давно перекочевал из сегмента премиальных спортивных авто в относительно бюджетные линейки. Более 90% вновь разрабатываемых моделей оснащаются системой турбонаддува. Это вполне объяснимо. Турбина помогает решить очень важную задачу — обеспечить высокую производительность при относительно компактных габаритах мотора внутреннего сгорания.
Как турбокомпрессор увеличивает мощность, не затрагивая габариты двигателя?
Источник энергии в ДВС — топливо, в роли которого выступает бензин, сжиженный газ, дизель или биодизель. Чтобы высвободить эту энергию, горючее необходимо сжечь. Чем более полно протекает процесс окисления, тем выше его эффективность. Для этого следует подать достаточное количество кислорода.
В классических атмосферниках поступление кислорода ограничено его концентрацией в окружающей среде. Чем большую порцию топлива мы хотим сжечь, тем больший объем воздуха должны подать в камеру сгорания. И все это при нормальном атмосферном давлении. Значит, нужно увеличивать эту самую камеру вместе с двигателем.
В противоположность этому турбина автомобиля подает воздух под большим давлением. Для большинства стандартных легковых авто наддув составляет плюс 0,5-1,0 атмосферу или 50-100 кПа. В спортивных модификациях бывает и больше. При стандартном объеме камеры сгорания содержание кислорода в ней увеличивается. Можно сжечь больше топлива и получить значительно большую мгновенную порцию энергии без увеличения габаритов мотора.
Наличие автомобильной турбины обеспечивает ряд принципиально важных преимуществ
Среди них:
- Повышение мощности на величину до 50% относительно атмосферного двигателя того же объема.
- Снижение расхода топлива на 10-15% за счет более полного использования.
- Стабильная работа двигателя в любых условиях, даже в нагруженном режиме.
- Уменьшение концентрации СО и других вредных компонентов в выхлопных газах за счет полного сгорания топлива.
Это действительно крутые достижения, которые и обеспечили популярность системе турбонаддува. А если ваш турбокомпрессор вышел из строя — оптимальным решением станет ремонт турбины Киев с гарантией качества и точной диагностикой.
Как устроена турбина для двигателя внутреннего сгорания?
Основа турбокомпрессора — турбинное и компрессорное колеса или крыльчатки, посаженные на общую ось. Подшипник скольжения, смазываемый моторным маслом, обеспечивает свободное вращение этой пары на очень высоких скоростях, которые способны достичь 300 тысяч оборотов в минуту. Каждая часть помещена в отдельный герметичный корпус или улитку. Вход «горячей» улитки с турбинным колесом присоединяется к выхлопной системе. «Холодная» улитка получает воздух из впускной системы, нагнетает его давление и передает дальше к моторному блоку.
Принцип работы турбины автомобиля следующий:
- При запуске мотора выхлопные газы подаются в горячий тракт и начинают раскручивать колесо турбины. Это похоже на ветряную мельницу, только маленькую и очень быструю.
- Чем быстрее оно движется, тем интенсивнее вращаются лопасти в компрессорной части.
- Они захватывают порции воздуха и с силой подают их дальше, нагнетая таким образом добавочное давление.
- При сжатии повышается температура воздушной среды. Это может привести к произвольной детонации и меньшей плотности кислорода. Чтобы предотвратить негативные последствия, поток воздуха прогоняется через интеркулер и таким образом остужается.
- В камеру сгорания поступает большее количество кислорода. Объем сжигаемого топлива увеличивается, генерируя более мощный поток выхлопных газов.
- Увеличивающийся выхлоп приводит к дальнейшему росту давления во входном тракте.
Без внешних ограничений процесс стремится выйти из-под контроля. Поэтому в конструкции турбины предусмотрены дополнительные узлы.
Перепускной клапан срабатывает при критически большом давлении на выходе компрессорной части турбины и сбрасывает излишки выхлопных газов. Таким образом ограничивается верхний предел мощности. Он может работать в паре с еще одним для мгновенного сброса давления во впускном коллекторе.
На малых оборотах, наоборот, турбине сложно раскачаться. Эта ситуация называется турбоямой. Чтобы побороть ее, обычно используют изменяемую геометрию. Это система из подвижных лопаток. В зависимости от их положения меняется сечение для прохождения выхлопных газов. Вначале оно будет минимальным, и даже небольшое давление выхлопа будет интенсивно раскручивать турбинное колесо. На высоких оборотах просвет становится максимальным.
Современные автомобили могут оснащаться не одной, а несколькими турбинами. Каждое решение используется для определенных целей. Но любой турбированный автомобиль нуждается в корректном вождении.
Как эксплуатировать автомобиль с турбонаддувом?
Самое страшное для турбины — перегрев масла в подшипнике. Под воздействием высоких температур оно перегорает. В нем образуются кристаллические примеси. Снижается текучесть. Это способно вызвать заклинивание и даже механическое разрушение вала и крыльчаток. Поэтому:
- Проводите регулярную замену моторного масла и масляного фильтра согласно регламенту для вашего авто.
- Используйте только рекомендованное производителем масло.
- Перед тем, как заглушить двигатель, дайте ему минутку поработать в холостую. Это позволит турбине остыть в нормальном режиме.
- Старайтесь увеличивать обороты плавно и по возможности избегать резкого торможения.
А если вы заметили любые отклонения от нормы в работе вашей турбины, запланируйте визит в автосервис на ближайшее время.