Двигун з турбонаддувом. Плюси і мінуси

Турбонаддув - ефективна система підвищення потужності двигуна. Крім цього він забезпечує економію палива і зниження токсичності відпрацьованих газів. У цій статті розглянемо бензиновий і дизельний двигун з турбонаддувом, принцип роботи і всього плюси і мінуси.

Що таке турбонаддув?

 

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

 

Двигун з турбонаддувом застосовується як на бензинових так і на дизельних двигунах. Найбільш ефективний турбонаддув на дизелях внаслідок високого ступеня стиснення двигуна і відносно невисокою 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 нагрів турбонагнетателя.

 

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. 

 

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

 

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

 

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

Принцип роботи двигуна з турбонаддувом

 

Принцип роботи турбонаддува  

 

Работа 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. Нагрітий при стисненні повітря охолоджується в інтеркулере 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 надходить у 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 володіють меншою інерцією, ніж одна велика. При установці на двигун двох послідовних турбін максимальна продуктивність системи досягається за рахунок використання різних турбокомпресорів на різних оборотах двигуна. Деякі виробники йдуть ще далі і встановлюють три послідовні турбокомпресора - triple-turbo і навіть чотири турбокомпресора - quad-turbo.

 

Комбінований наддув об'єднує механічний і турбонаддув. На низьких оборотах колінчастого валу двигуна стиснення повітря забезпечує механічний нагнітач. З ростом 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. 

 

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 виготовлювачем термінів обслуговування. Ще більш вимогливий повітряний фільтр.

 

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