Турбонаддув

ТЮНИНГ - Турбонаддув
Смысл наддува двигателя внутреннего сгорания (ДВС) - улучшить наполнение цилиндров двигателя топливо-воздушной смесью для повышения среднего эффективного давления цикла и, как следствие, мощности двигателя путем принудительного увеличения заряда воздуха, поступающего в цилиндры. При этом существует лишь один вид атмосферного наддува - так называемый резонансный наддув, при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах, и технически реализуемый с помощью воздушных коллекторов переменной длины и тщательной настройкой фаз газораспределения двигателя. Все остальные виды наддува связаны с увеличением давления поступающего в цилиндры воздуха выше атмосферного, используя для этого различные механические, электромеханические и газодинамические способы. При турбонаддуве в качестве привода используется отработавший газ, который в обычном случае просто выбрасывается в атмосферу, без утилизации его энергии в полезную работу.



При работе двигателя с турбонаддувом выхлопные газы подаются в турбину, где отдают часть своей энергии, раскручивая ротор турбокомпрессора, и затем поступают через приемную трубу в глушитель. На одном валу с лопаточным колесом турбины находится колесо компрессора, который засасывает воздух из воздушного фильтра, повышает его давление на 30-80% (в зависимости от степени наддува) и подает в двигатель. В один и тот же литраж (объем) двигателя поступает большее по весу количество рабочей смеси и, следовательно, обеспечивается достижение на 20-50% большей мощности, а за счет использования энергии выхлопных газов повышается КПД двигателя и снижается удельный расход топлива на 5-20%.

Среди ведущих мировых производителей и разработчиков дизельных двигателей в 90-е годы сформировалась концепция о том, что система турбонаддува является неотъемлемым компонентом современного экологически чистого двигателя. При этом турбонаддув, в отличие от 70-80-х годов, перестал рассматриваться как средство форсирования двигателей, и подавляющее большинство современных базовых моделей дизелей проектируются и разрабатываются с наддувом.

Турбонаддув бензиновых двигателей приобретает в настоящее время все более широкое распространение, несмотря на некоторые возникающие при этом проблемы. Первая - это детонация, появляющаяся вследствие повышенного давления конца такта сжатия и накладывающая ограничения по максимальной величине объемной степени сжатия в цилиндрах, и повышенные требования к качеству бензина, а именно к октановому числу. Во-вторых, предельно высокая максимальная температура рабочего цикла бензинового двигателя с турбонаддувом требует повышенного внимания к выбору материалов выпускной системы и лопаток турбины, конструкции корпусных деталей турбокомпрессора (ТКР), необходимости дополнительного охлаждения подшипникового узла ТКР, а также к эксплуатационным качествам моторного масла.


Образец механического нагнетателя

Механические нагнетатели могут быть установлены в любом месте на двигателе, с одним условием - шкив нагнетателя должен быть выровнен по отношению к шкиву коленвала двигателя, т.к. нагнетатель приводится в действие ременной передачей. Механический нагнетатель имеет прямую связь с впускным коллектором и дроссельной заслонкой, соответственно, при монтаже необходимо учитывать расстояние от нагнетателя до дроссельной заслонки (впускной коллектор вопросов не вызывает). После установки нагнетателя необходимо настроить электронные системы управления двигателем.





ТЮНИНГ - Системы наддува и их особенности
Однажды услышал диалог продавца и покупателя, шумно обсуждавших достоинства купе "Мерседес-CLK". "А что за двигатель у него?" - поинтересовался клиент, вдоволь насмотревшись на кузов и полазив по салону. "Мотор - зверь! Турбированный", - с гордостью в голосе сообщил продавец. И хотя его собеседника такой ответ вполне устроил, многим он справедливо покажется неточным.

На мощных двигателях нередко применяют системы наддува, которые подают в цилиндры воздух под давлением, тем самым увеличивая его количество и в итоге - мощность мотора. Общие названия этих систем - "компрессор" (compressor, по-немецки - kompressor) и чаще употре:hitrost::hitrost::hitrost:емый синоним "нагнетатель" (charger) произошли от глаголов "сжимать" и "наполнять". Сегодня большинство фирм используют два основных вида нагнетателей - механические и приводимые в действие отработавшими газами. У каждого свои преимущества и недостатки, определяющие оxXxXxXxXxX применения.

ПОД ГНЕТОМ КОМПРЕССОРА
"Мерседес", например, уже давно определился с выбором и устанавливает нагнетатели с механическим приводом на машины с бензиновыми двигателями, а турбокомпрессоры - на дизели. Дело в том, что у приводных (жестко связанных с валом двигателя) нагнетателей давление наддува не зависит от оборотов, благодаря чему машина быстро реагирует на нажатие педали акселератора. Особенно ценно это качество при разгоне. Также в их активе простота конструкции. Но, естественно, есть и другая сторона медали: расход топлива у моторов, оборудованных нагнетателями с механическим приводом, выше, а КПД ниже, чем у двигателей с турбонаддувом. Что касается терминологии, то разные фирмы именуют механические нагнетатели по-разному: наиболее популярные варианты "supercharger" или "compressor". Никакого "турбо" тут, естественно, нет.

С ЛОПАТКАМИ НАПЕРЕВЕС
Наиболее распространенный вид наддува, широко используемый сегодня в дизелях и в бензиновых моторах, - турбонаддув. Отработавшие газы вращают турбину, а та, в свою очередь, приводит компрессор, нагнетающий свежий воздух.

Выигрыш от турбокомпрессора (называемого "turbocharger" или просто "turbo") - значительное улучшение характеристик двигателя за счет "дармовой" энергии. А вот моментального отклика и уж тем более энергичной помощи на малых оборотах от турбокомпрессора ждать бесполезно; в самом общем случае он обеспечивает высокий крутящий момент лишь при оборотах выше средних - в характеристике появляется провал, называемый "турбоямой". (Впрочем, эту яму можно засыпать; кроме известных "лопат", передовые фирмы пробуют... подкрутку турбины специальным высокоскоростным электродвигателем.) Еще один минус - высокие требования к культуре производства и эксплуатации придирчивого турбокомпрессора.

В силу особенностей рабочего процесса дизельные двигатели лучше подходят для оснащения турбонаддувом, нежели бензиновые. Конечно, существуют и другие типы наддува, например с использованием волнового обмена. Но сегодня о них вспоминают все реже, предпочитая механические (распространение получили роторно-зубчатый типа "Рутс) и турбонагнетатели.