Что такое турбина в автомобиле
Перейти к содержимому

Что такое турбина в автомобиле

  • автор:

Турбина двигателя: зачем нужна, и как ее обслуживать

Турбина автомобиля представляет собой важный механизм, увеличивающий мощность двигателя без увеличения его объема.

В автомобилях Вольво турбонаддув используется на всех современных моторах. Это модели XC90, XC60, S90 и так далее. Турбированными двигателями оснащены как бензиновые, так и дизельные автомобили шведского бренда.

В этом тексте мы рассмотрим, что такое турбина, из каких элементов она состоит, при каких поломках может потребоваться ее замена, и как увеличить срок службы путем правильного обслуживания.

Что такое турбина

Турбина – это одно из ключевых устройств, используемых в системе наддува двигателя. Она работает на основе принципа вихревой энергии, когда отработанные выхлопные газы, выходящие из двигателя, поступают в турбину и передают ей свою энергию.

Принцип работы турбины

Это позволяет лопастям детали вращаться с высокой скоростью. С помощью оси, связанной с компрессором, турбина подает воздух под давлением обратно во впускную систему двигателя. Таким образом увеличивается объем воздуха, который смешивается с топливом, что повышает производительность двигателя и его мощность.

Из каких элементов состоит турбина

Турбина состоит из нескольких основных элементов:

  1. Корпус. Металлическая оболочка, в которой находятся все внутренние компоненты устройства.
  2. Ротор. Вращающийся элемент, состоящий из рабочих лопаток, который получает энергию от газов и передает ее компрессору.
  3. Компрессор. Связанный с ротором элемент, который сжимает воздух и отправляет его обратно во впускную систему двигателя.
  4. Вал. Ось, которая связывает ротор с компрессором.
  5. Подшипники. Элементы, которые находятся между валом и корпусом, и уменьшают износ вала.
  6. Электронный блок управления. Это устройство встречается в турбинах с электронным управлением сброса лишних газов во впускной коллектор. На механических турбинах это действие выполняют клапаны, которые открываются и закрываются для сброса газов.

Почему турбина выходит из строя

Турбины, как и другие автокомпоненты, подвержены износу и поломкам. Вот некоторые распространенные проблемы, которые могут стать причиной неисправности турбины:

Износ турбины XC90

  • Перегрев. Слишком высокая температура двигателя может негативно повлиять на турбину, так как масло становится слишком жидким и не может эффективно выполнять смазку элементов.
  • Старое масло или низкий уровень жидкости. Отработанное масло содержит частицы нагара, которые оседают на вращающихся элементах, сокращая срок их службы. Недостаточное количество масла создает дефицит смазки для деталей и приводит к поломкам.
  • Износ лопаток. Постоянные колебания и высокие температуры могут привести к повреждениям лопаток турбины, которые вращаются с большой скоростью и испытывают большие нагрузки.
  • Попадание посторонних материалов. Вход воздуха турбины должен быть хорошо защищен, чтобы избежать попадания посторонних материалов, которые могут повредить лопатки или внутренние компоненты турбины. Мелкие частицы песка, грязи или воды при попадании в масло могут привести к серьезным дефектам деталей.
  • Образование нагара. Некачественное топливо или неправильная работа двигателя могут привести к образованию нагара в турбине, что отрицательно сказывается на ее эффективности.
  • Выход из строя электронного блока управления. Устройство может сломаться в основном по двум причинам: выход из строя моторчика и неисправности в электронной плате.

Признаки неполадок с турбиной

Неисправности турбины двигателя могут проявляться различными способами. Вот некоторые общие признаки, которые могут указывать на проблемы в работе турбины:

  • Ухудшение производительности. Снижение мощности и ускорения двигателя, а также ухудшение общей производительности могут указывать на проблемы с турбиной.
  • Повышенный расход топлива. Если двигатель стал потреблять больше топлива при том же режиме работы, это может свидетельствовать о снижении эффективности турбины.
  • Шумы и вибрации. Необычные шумы (свист, скрежет, стуки) или усиленные вибрации могут свидетельствовать о неисправности подшипников, аэродинамических повреждениях и т.д.
  • Дым. Черный или синий дым из выпускной системы может указывать на, например, утечку масла в силовую камеру.
  • Задержка ответа на нажатую педаль газа. Если при нажатии на педаль акселератора наблюдается задержка в реакции двигателя (турболаг), это может указывать на проблемы с турбиной или связанными компонентами.
  • Повышенный уровень давления масла. Если масло становится более горячим или его давление вдруг увеличивается, это может свидетельствовать о неисправности турбины.
  • Появление ошибок на приборной панели. Современные автомобили оборудованы системами диагностики, которые могут обнаруживать проблемы с турбиной и выдавать соответствующие ошибки на приборной панели.
  • Запах масла. Запах подгоревшего масла в салоне или вокруг автомобиля может указывать на утечку масла из турбины.
  • Утечки. Протечки масла или охлаждающей жидкости в районе турбины могут говорить о неисправностях.

Важно отметить, что эти признаки могут пересекаться и указывать сразу на несколько возможных проблем. В случае подозрения на неисправность рекомендуется обратиться к специалистам для проведения диагностики и ремонта турбины двигателя.

Как обслуживать турбину

Чтобы продлить срок службы турбины, следует регулярно проходить техническое обслуживание двигателя и выполнять рекомендации производителя по замене масла, фильтров и других расходных материалов. При наличии признаков неисправности нужно немедленно обращаться к специалистам, чтобы маленькая проблема не обернулась полной заменой турбины.

Турбина в дизельном двигателе D5224T

Чтобы продлить срок жизни турбонаддува, выполняйте следующие несложные профилактические действия:

  1. Своевременно меняйте масло и фильтры. Регулярная замена масла и фильтров, как и использование специального масла для двигателя с турбонаддувом поможет предотвратить износ турбины.
  2. Следите за уровнем масла, чтобы убедиться, что турбина получает достаточное количество смазочного вещества.
  3. Не допускайте перегрева. Следите за температурой двигателя и работоспособностью системы охлаждения.
  4. Прогревайте двигатель перед началом движения. После запуска двигателя дайте ему время на прогрев, особенно в осенне-зимний период, когда температура воздуха на улице ниже нуля.
  5. Используйте только качественное топливо. Это поможет избежать образования нагара и загрязнения турбины.

В специализированном сервисе RUSVOLVO вы можете выполнить диагностику турбины Вольво на аккредитованном оборудовании, провести необходимое ТО и замену масла. Если турбина вышла из строя – наши мастера профессионально выполнят ее замену.

Как работает турбина в автомобиле

Что такое автомобильная турбина? Это специальное механическое устройство, призванное подавать под давлением воздух в цилиндры. Таким образом решается важнейшая целевая задача: значительно увеличить показатели мощности силового агрегата без изменения рабочего объема мотора.

Особенности конструкции и принцип работы турбонаддува

Функционирует рассматриваемое устройство сравнительно просто. Первоначально энергия отработанных газообразных выхлопов, наличествующих в двигателе, направляется в турбинное колесо нагнетателя. Последнее под влиянием газов переходит в режим вращения в собственном корпусе, который характеризуется специально продуманной формой, позволяющей улучшить показатели кинематики прохода выхлопных газов.

Следует сказать, что температурные значения в данном случае довольно высоки. По этой причине корпус и непосредственно ротор турбины (включая крыльчатку) производятся из жароустойчивых сплавов, которые могут на протяжении длительного отрезка времени выдерживать перманентное воздействие высоких температур.

Компрессорное колесо, вращение которого является следствие передачи энергии турбины, всасывает воздух, сжимает и далее нагнетает в соответствующие цилиндры силового агрегата. Важно заметить, что вращается компрессорное колесо тоже в отдельной камере. В последнюю попадает воздух, предварительно прошедший через воздухосборник и фильтрующее устройство.

Жесткое крепление как турбинного колеса, так и колес компрессорных выполняется на роторном валу. Последний переходит в режим вращения при непосредственном участии подшипников скольжения, смазываемых моторным маслом, источником которого является основная система двигателя соответствующего назначения.
Масло подается к подшипникам через каналы, находящиеся прямо в корпусе. С целью герметизации вала, призванной исключить вероятность проникновения масла во внутреннее пространство системы, применяются специализированные уплотнительные кольца.

Резюме

В качестве заключения давайте выделим основную информацию из вышесказанного. Итак, принцип функционирования турбонаддува в автотранспортном средстве базируется на применении энергии, которая выделяется отработанными газообразными веществами двигателя. Последние призваны вращать турбинное колесо, котороеотвечает за передачу крутящего момента компрессорному колесу посредством вала.

Компрессор отвечает за сжатие воздуха с обязательным нагнетанием последнего в систему. Сжатый воздух, прошедший этап охлаждения в интеркулере, перемещается в целевые цилиндры двигателя и производит обогащение смеси кислорода, что является ключевым условием для обеспечения высокоэффективной «отдачи» мотора.

Читайте также
Система EGR

Расшифровывается аббревиатура как Exhaust Gas Recirculation, что в переводе означает «рециркуляция отработавших газов»

Как определить неисправность турбины

Экстремальный стиль вождения, суровые условия эксплуатации, несоблюдение правил техобслуживания – все это по факту значительно сокращает «жизнь» рассматриваемого устройства

Убийца двигателя
Частые причины, которые приводят к выходу из строя двигателя
Причины выхода из строя турбокомпрессора

Рассмотрим основные, наиболее часто встречаемые, причины мешающие турбокомпрессору нормально работать

Что такое турбонаддув

Такая вот небольшая с виду «улитка» — один из самых действенных способов увеличить мощность двигателя.

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, , температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

Турбина с изменяемой геометрией.

Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает

турбина что это такое в машине

Слово «турбонаддув» хоть раз в жизни слышал, вероятно, каждый автомобилист. Еще в старые советские времена среди гаражных мастеров ходило множество невероятных слухов о колоссальном приросте мощности, даваемом турбонаддувом, однако реально с моторами такого типа в легковых авто никто тогда не сталкивался.

турбина что это такое в машине

Сегодня же наддувные двигатели прочно вошли в нашу действительность, однако в реальности далеко не каждый может сказать о том, как работает турбина в автомобиле, и какая существует реальная польза либо вред от использования турбины.

Что ж, попробуем разобраться в этом вопросе и узнать, каков принцип работы турбонаддува, а также о том, какие он имеет преимущества и недостатки.

Автомобильная турбина — что это такое

Говоря простым языком, автомобильная турбина представляет собой механическое устройство, подающее в цилиндры воздух под давлением. Задачей турбонаддува является увеличение мощности силового агрегата при сохранении рабочего объема мотора на прежнем уровне.

То есть, по факту, используя турбонаддув, можно добиться пятидесятипроцентного (и даже более) прироста мощности в сравнении с безнаддувным мотором аналогичного объема. Обеспечивается повышение мощности тем, что турбина подает в цилиндры воздух под давлением, что способствует лучшему горению топливной смеси и, как результат, мощностной отдаче.

Чисто конструктивно турбина представляет собой механическую крыльчатку, приводимую в действие выхлопными газами двигателя. По сути, используя энергию выхлопа, турбонаддув способствует захвату и подаче «жизненно важного» для мотора кислорода из окружающего воздуха.

Сегодня турбонаддув выступает самой эффективной в техническом плане системой для повышения мощности мотора, а также достижения малого расхода топлива и токсичности отработанных газов.

Видео — как работает автомобильная турбина:

Турбина одинаково широко применяется как на бензиновых силовых агрегатах, так и на дизелях. При этом в последнем случае турбонаддув оказывается наиболее эффективным ввиду высокой степени сжатия и малой (относительно бензиновых моторов) частоты вращения коленвала.

Кроме того, эффективность применения турбонаддува на бензиновых двигателях ограничена возможностью проявления детонации, которая может возникать при резком увеличении оборотов мотора, а также температура выхлопных газов, которая составляет порядка одной тысячи градусов по Цельсию против шестисот у дизеля. Само собой, что подобный температурный режим способен привести к разрушению элементов турбины.

Конструктивные особенности

Несмотря на то, что турбонаддувные системы у различных производителей имеют свои отличия, существует и ряд общих для всех конструкций узлов и агрегатов.

В частности, любая турбина имеет воздухозаборник, установленный непосредственно за ним воздушный фильтр, заслонку дросселя, сам турбокомпрессор, интеркулер, а также впускной коллектор. Элементы системы соединяются между собой шлангами и патрубками, выполненными из прочных износостойких материалов.

турбина автомобильная схема

Как наверняка заметили читатели, знакомые с конструкцией автомобиля, существенным отличием турбонаддува от традиционной системы впуска является наличие интеркулера, турбокомпрессора, а также конструктивных элементов, предназначенных для управления наддувом.

Турбокомпрессор или, как его еще называют, турбонагнетатель, представляет собой основной элемент турбонаддува. Именно он отвечает за увеличение давления воздуха во впускном тракте двигателя.

Конструктивно турбокомпрессор состоит из пары колес – турбинного и компрессорного, которые размещаются на роторном валу. При этом каждое из этих колес имеет собственные подшипники и заключено в отдельный прочный корпус.

Как работает турбонаддув в машине

Энергия отработанных выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под воздействием газов вращается в своем корпусе, имеющем особую форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура здесь весьма высока, а потому корпус и сам ротор турбины вместе с ее крыльчаткой выполняются из жаропрочных сплавов, способных выдерживать длительное высокотемпературное воздействие. Также в последнее время для этих целей используются керамические композиты.

Компрессорное колесо, вращаемое за счет энергии турбины, осуществляет всасывание воздуха, его сжатие и последующее нагнетание в цилиндры силового агрегата. При этом вращение компрессорного колеса также производится в отдельной камере, куда попадает воздух после прохождения через воздухозаборник и фильтр.

Видео — для чего нужен турбокомпрессор и как он работает:

Как турбинное, так и компрессорные колеса, как уже говорилось выше, жестко закрепляются на роторном валу. При этом вращение вала производится с помощью подшипников скольжения, которые смазываются моторным маслом из основной системы смазки двигателя.

Подача масла к подшипникам производится по каналам, которые располагаются непосредственно в корпусе каждого подшипника. Для того, чтобы герметизировать вал от попадания масла внутрь системы, используются специальные уплотнительные кольца из жаростойкой резины.

Безусловно, основной конструктивной сложностью для инженеров при проектировании турбонагнетателей является организация их эффективного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых моторах, где тепловые нагрузки наиболее высоки, нередко применяется жидкостной охлаждение нагнетателя. При этом корпус, в котором расположены подшипники, включается в двухконтурную систему охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Его предназначением выступает охлаждение поступающего воздуха. Наверняка многие из читателей этого материала зададутся вопросом о том, зачем охлаждать «забортный» воздух, если его температура и так невелика?

Ответ кроется в физике газов. Охлажденный воздух увеличивает свою плотность и, как результат, возрастает его давление. При этом конструктивно интеркулер представляет собой воздушный либо жидкостный радиатор. Проходя через него, воздух снижает температуру и увеличивает свою плотность.

Важной деталью системы турбонаддува автомобиля выступает регулятор давления наддува, представляющий собой перепускной клапан. Он применяется с целью ограничить энергию отработавших газов двигателя и направляет их часть в сторону от колеса турбины, что позволяет регулировать давление наддува.

Привод клапана может быть пневматическим или электрическим, а его срабатывание осуществляется за счет сигналов, получаемых от датчика давления наддува, которые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Именно электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие или закрытие клапана в зависимости от данных, получаемых датчиком давления.

Помимо клапана, регулирующего давление наддува, в воздушном тракте непосредственно после компрессора (где давление максимально) может монтироваться предохранительный клапан. Целью его использования является защита системы от скачков давления воздуха, которые могут быть в случае резкого перекрытия дроссельной заслонки двигателя.

Избыточное давление, возникающее в системе, стравливается в атмосферу с помощью так называемого блуофф-клапана, либо направляется на вход в компрессор клапаном типа bypass.

Принцип работы автомобильной турбины

Как уже писалось выше, принцип действия турбонаддува в автомобиле основывается на использовании энергии, выделяемой отработавшими газами двигателя. Газы вращают колесо турбины, которое, в свою очередь, через вал передает крутящий момент колесу компрессора.

Видео — принцип работы двигателя с турбонаддувом:

Тот, в свою очередь, сжимает воздух и осуществляет его нагнетение в систему. Охлаждаясь в интеркулере, сжатый воздух попадает в цилиндры двигателя и обогащает смесь кислородом, обеспечивая эффективную «отдачу» мотора.

турбонаддув принцип работы

Собственно, именно в принципе действия турбины в автомобиле кроются ее достоинства и недостатки, устранить которые инженерам весьма непросто.

Плюсы и минусы турбонаддува

Как уже известно читателю, турбина в автомобиле не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя. По логике, подобное решение должно нивелировать зависимость оборотов турбины от частоты вращения последнего.

Тем не менее, в реальности эффективность работы турбины находится в прямой зависимости от оборотов мотора. Чем сильнее открыта дроссельная заслонка, чем больше обороты мотора, тем выше энергия выхлопных газов, вращающих турбину и, как результат, больше объем воздуха, нагнетаемого компрессором в цилиндры силового агрегата.

Собственно говоря, «опосредованная» связь между оборотами и частотой вращения турбины не через коленвал, а через выхлопные газы, приводит к «хроническим» недостаткам турбонаддувов.

Среди них – задержка роста мощности мотора при резком нажатии на педаль «газа», ведь турбине нужно раскрутиться, а компрессору – дать цилиндрам достаточную порцию сжатого воздуха. Подобное явление называют «турбоямой», то есть моментом, когда отдача мотора минимальна.

Исходя из этого недостатка сразу исходит и второй – резкий скачок давления после того, как двигатель преодолевает «турбояму». Это явление получило название «турбоподхвата».

И главной задачей инженеров-мотористов, создающих наддувные двигатели, является «выравнивание» этих явлений для обеспечения равномерной тяги. Ведь «турбояма», по своей сути, обуславливается высокой инерционностью системы турбонаддува, ведь для приведения наддува «в полную готовность» требуется определенное время.

В результате потребность в мощности со стороны водителя в конкретной ситуации приводит к тому, что мотор не способен «выдать» все свои характеристики одномоментно. В реальной жизни это, например, потерянные секунды при сложном обгоне…

Безусловно, сегодня существует ряд инженерных ухищрений, позволяющих минимизировать и даже полностью исключить неприятный эффект. В их числе:

  • использование турбины с переменной геометрией;
  • использование пары турбокомпрессоров, расположенных последовательно либо параллельно (так называемые схемы twin-turdo или bi-turdo);
  • применение комбинированной схемы наддува.

Турбина, имеющая переменную геометрию, осуществляет оптимизацию потока выхлопных газов силового агрегата за счет изменения в режиме реального времени площади входного канала, через который они поступают. Подобная схема турбин очень распространена в турбонаддувах дизельных моторов. В частности, именно по этому принципу функционируют турбодизели Volkswagen серии TDI.

Схема с парой параллельных турбокомпрессоров используется, как правило, в мощных силовых агрегатах, построенных по V-образной схеме, когда каждый ряд цилиндров оснащен собственной турбиной. Минимизация эффекта «турбоямы» достигается за счет того, что две малые турбины имеют гораздо меньшую инерцию, нежели одна большая.

Система с парой последовательных турбин используется несколько реже двух перечисленных, но она же обеспечивает наибольшую эффективность за счет того, что двигатель оснащается двумя турбинами, обладающими различной производительностью.

То есть при нажатии на педаль «газа» в действие вступает малая турбина, а при росте скорости и оборотов подключается вторая, и они работают суммарно. При этом эффект «турбоямы» практически исчезает, а мощность нарастает планомерно сообразно ускорению и росту оборотов.

При этом многие автопроизводители используют даже не два, а три турбокомпрессора, как например компания BMW в своей схеме triple-turbo. А вот инженеры, проектировавшие суперкар Bugatti, вообще оснастили силовой агрегат сразу четырьмя последовательными компрессорами, что позволило достичь уникальных мощностных характеристик при вполне «гражданском» поведении мотора в рядовых режимах езды.

Схема так называемого комбинированного наддува или, как ее называют автопроизводители, twincharger, подразумевает совместное использование механического и турбонаддува. При малых оборотах двигателя наддув обеспечивается механическим нагнетателем, а турбина вступает в действие при увеличении числа оборотов. При этом механический нагнетатель отключается. По такой схеме работают наддувные моторы TSI компании Volkswagen.

Как видим, принципы работы турбонаддува достаточно просты и понятны. При этом сегодня автопроизводители всячески делают ставку на турбированные агрегаты малого рабочего объема, которые обеспечивают достаточную мощность при относительной экологической чистоте выхлопа.

Но не следует забывать и еще об одном серьезном недостатке – турбированный мотор испытывает гораздо большие нагрузки и, что вполне закономерно, имеет меньший моторесурс, чем безнаддувный агрегат. Соответственно, взвесив все преимущества и недостатки, и следует выбирать тот или иной силовой агрегат.

Посмотрите принцип работы гидрокомпенсатора клапанов двигателя автомобиля.

Прочитайте статью, рассказывающую о предпусковом подогревателе двигателя Бинар.

Что такое тосол и антифриз https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/obsluzhivanie/avtoximiya/antifriz/ili-tosol-raznica.html какая между ними разница.

Видео — что такое турбина:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *