Двигун з турбонаддувом. Плюси і мінуси

209

Турбонаддув – ефективна система підвищення потужності двигуна. Крім цього, він забезпечує економію палива і зниження токсичності відпрацьованих газів. Розглянемо двигуни з турбонаддувом, плюси і мінуси.

Що таке турбонаддув?

Турбонаддув – вид наддуву, при якому повітря в циліндри двигуна подається під тиском за рахунок використання енергії відпрацьованих газів.

Турбонаддув застосовується як на бензинових і дизельних двигунах. Найбільш ефективний турбонаддув на дизелях внаслідок високого ступеня стиснення двигуна і відносно невисокої частоти обертання мотора. Стримуючими факторами застосування турбонаддува на бензинових двигунах є можливість настання детонації, яка пов’язана з різким збільшенням частоти обертання двигуна, а також висока температура відпрацьованих газів і відповідний нагрівання турбонагнітача.


Відмінною особливістю двигуна з турбонаддувом є наявність: турбокомпресора, інтеркулера, регулятора тиску наддуву, запобіжного клапана та інших елементів. Турбокомпресор є основним конструктивним елементом турбонаддува і забезпечує підвищення тиску повітря у впускний системі. Докладніше в статті: “що таке авто турбокомпресор?”.

Інтеркулер призначений для охолодження стисненого повітря. За рахунок охолодження стисненого повітря підвищується його щільність і збільшується тиск. Інтеркулер являє собою радіатор повітряного або рідинного типу.

Основним елементом управління системи турбонаддува є регулятор тиску наддуву, який представляє собою перепускний клапан. Клапан обмежує енергію відпрацьованих газів, направляючи частину в обхід турбінного колеса, забезпечуючи оптимальний тиск наддуву. Клапан має пневматичний або електричний привід. Спрацьовування перепускного клапана проводиться на підставі сигналів датчика тиску наддуву.

Також встановлюється запобіжний клапан. Він захищає від стрибка тиску повітря, яке може статися при різкому закриття дросельної заслінки. Надлишковий тиск може стравлювати в атмосферу за допомогою блуофф-клапана або перепускаться на вхід компресора за допомогою байпас-клапана.

Принцип роботи двигуна з турбонаддувом

принцип работы турбонаддува двигателейРобота системи турбонаддува заснована на використанні енергії відпрацьованих газів. Відпрацьовані гази обертають турбінне колесо, яке через вал ротора обертає компресорне колесо. Компресорне колесо стискає повітря і нагнітає його в систему. Нагріте при стисненні повітря охолоджується в интеркулере і надходить у циліндри двигуна.

Турбонаддув не має жорсткого зв’язку з колінчастим валом двигуна і ефективність роботи системи залежить від числа обертів двигуна. Чим вище обороти мотора, тим вище енергія відпрацьованих газів, швидше обертається турбіна, більше стисненого повітря поступає в циліндри двигуна.

Система з двома паралельними турбокомпресорами застосовується в основному на потужних V-подібних двигунах. Принцип роботи системи заснований на тому, що дві маленькі турбіни мають меншу інерцією, ніж одна велика. При установці на двигун двох послідовних турбін максимальна продуктивність системи досягається за рахунок використання різних турбокомпресорів на різних обертах двигуна. Деякі виробники йдуть ще далі і встановлюють три послідовних турбокомпресора – triple-turbo і навіть чотири турбокомпресора – quad-turbo.

Комбінований наддув об’єднує механічний і турбонаддув. На низьких обертах колінчастого вала двигуна стиснення повітря забезпечує механічний нагнітач. Із зростанням оборотів підхоплює турбокомпресор, а механічний нагнітач відключається.

Мінуси двигуна з турбонаддувом

В силу конструкції, турбонаддув має ряд негативних особливостей, серед яких з одного боку затримка збільшення потужності двигуна при різкому натисканні на педаль газу – турбояма, з іншого – різке збільшення тиску наддуву після подолання турбоями – турбо підхоплення. Докладніше в статті: “що таке турбояма?”.

Зворотний бік підвищення потужності мотора при збереженні загальних характеристик, тобто форсування, – інтенсивний знос вузлів, як наслідок, зниження ресурсу силової установки. Крім того, турбіни вимагають застосування спеціальних сортів моторних масел і суворого дотримання рекомендованих виробником термінів обслуговування. Ще більш вимогливий повітряний фільтр.

Недолік системи турбонаддува – чутливість до зносу поршневої групи. Зростання тиску картерних газів відчутно знижує ресурс турбіни. При тривалій роботі в таких умовах настає «масляне голодування» і поломки турбокомпресора. Причому пошкодження цього агрегату цілком може призвести до виходу з ладу всього двигуна.