Устройство, достоинства и недостатки турбонаддува двигателя

Турбонаддув — это технология повышения мощности двигателя за счет сжатия воздуха, поступающего в цилиндры. Основной элемент системы турбонаддува — турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха в двигатель. Это позволяет улучшить процесс сгорания топлива, увеличив эффективность и производительность мотора.

Как работает турбонаддув?

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: турбины и компрессора.

• Турбина вращается под давлением выхлопных газов, которые выходят из двигателя после сгорания топлива.
• Энергия вращения турбины передается на компрессор, расположенный на том же валу.
• Компрессор засасывает воздух из окружающей среды, сжимает его и подает в цилиндры двигателя.

Сжатый воздух и сгорание

• Сжатый воздух имеет более высокую плотность, а значит, содержит больше кислорода.
• Это позволяет сжигать больше топлива в одном цикле двигателя, повышая его мощность без увеличения объема цилиндров.

Охлаждение воздуха

• В процессе сжатия воздух нагревается, что может снизить эффективность работы двигателя.
• Для охлаждения воздуха используется интеркулер — специальный радиатор, который снижает его температуру перед подачей в цилиндры.

Видео: Что такое турбонаддув, как он работает и какой эффект дает?

Зачем нужен турбонаддув?

• Увеличение мощности. Турбонаддув позволяет добиться значительного прироста мощности двигателя без увеличения его объема. Например, компактный мотор с турбиной может развивать ту же мощность, что и атмосферный двигатель большего объема.
• Повышение эффективности. Более эффективное сгорание топлива в турбированном двигателе улучшает КПД мотора, снижая расход топлива при одинаковой мощности по сравнению с атмосферным двигателем.
• Снижение массы автомобиля. Турбированные двигатели меньше по размеру и легче, что способствует снижению общей массы автомобиля, улучшая управляемость и экономичность.

Турбонаддув — это эффективная технология, позволяющая использовать нагнетание воздуха в рабочей области цилиндра, используя сильное давление при помощи энергии газов, которые отработаны. Схема с успехом находит себя в двигателях дизельного и бензинового типа. Отлично зарекомендовало сочетание с дизельным мотором в силу повышенной степени сжатия газа в двигателе при вращении вала коленчатого типа с малой частотой.

Главная задача механизма заключается в том, чтобы повысить мощность силового агрегата и сохранить прежний рабочий объём мотора. Благодаря системе турбонаддува можно повысить мощность на 50%, по сравнению со схожим объёмом мотора без надувной конструкции. На бензиновых моторах следует отметить сдерживающий фактор в виде слишком высокой температуры, которая может в результате перегрева вывести турбину из строя.

Принцип работы и разновидности

Повышенная мощность двигателя достигается при помощи увеличения рабочего объёма или частоты, с которой вращается коленчатый вал. При помощи дополнительного смещения повышается вес, габариты и стоимость двигателя. Повышенная частота вращения коленчатого типа является проблематичной в силу технического характера, если двигатель имеет большой объём.

Чтобы увеличить мощность, следует использовать нагнетатели и компрессор. Воздух, который поступает в двигатель, сжимается до момента входа камеру сгорания. Компрессор подает воздух, при помощи которого происходит качественное сгорание топлива. При одинаковом объём работ частота вращения коленчатого вала и мощность заметно повышаются. Среди основных систем наддува можно выделить: с механическим приводом и Turbo и системы комбинированного типа, например, турбо компаундная.

Принцип действия основан на энергии, которая выделяется газами, что были отработаны. Происходит вращение колеса турбины с передачей крутящего момента через вал колеса компрессора. Происходит сжатие воздуха до поступления в систему. Сжатый воздух, который охладился в интеркулере, попадает в двигательный цилиндр, обогащая смесь кислородом и повышая эффективность «отдачи» мотора.

В двигателях с широким диапазоном скоростей, например, в легковых авто, повышенное давление наддува применяется на сниженных оборотах. Будущее турбокомпрессора с давлением с регулировкой. При помощи незначительного диаметра турбины современного типа и сечения газовых каналов работают более эффективно и инерционность уменьшается. Происходит быстрый разгон турбины для достижения нужных показателей давления воздуха. Автотехника с потреблением топлива, газовых выбросов и шумов направлена на проектирование разработки электронных систем с контролем наддува. Ремонт турбин в Минске в данном случае не будет срочным мероприятием.

Достоинства и недостатки турбонаддува

Главным плюсом волновых нагнетателей для тех, кто собирается купить турбину, является газодинамический энергетический обмен между свежим воздухом и отработанными газами без участия механизмов промежуточного типа. Для энергообмена характерны звуковая и сверхзвуковая скорости.

Автомобильная турбина жёстко привязана к двигателю на коленчатом валу. Эффективность работы и ремонт турбин связаны с оборотами мотора. Поэтому среди минусов технологии выделяются:

• рост мощности мотора происходит с меньшей скоростью, если резко нажать на газовую педаль («турбояма»);
• резкое возрастание скачка давления после избавления от «турбоямы» («турбоподхват»).

Основная задача инженеров и мотористов, которые создают турбинные двигатели, заключается в выравнивании давления для равномерной тяги на СТО и т.д. Предусмотрено инженерное мышление для минимизации исключения неприятных эффектов, включая:

• применение турбины с геометрией, которая может изменяться;
• применение пары турбокомпрессоров с различным расположением (схемы twin-turdo или bi-turdo);
• использование перспективных схем наддува комбинированного типа.

Схема турбин является чрезвычайно распространённым турбонаддувом среди дизельных моторов. Принцип работы заложен в основу функционирования турбодизелей Volkswagen серии TDI. Минимальный эффект «турбоямы» достигается за счёт снижены инерции двух малых турбин, по сравнению с одной большой.