Принцип работы системы турбонаддува

Работа системы турбонаддува основана на использовыании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Нагретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры двигателя.

Несмотря на то, что турбонаддув не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых с одной стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа, т.н. «турбояма» (turbolag), с другой - резкое увеличение давления наддува после преодоления «турбоямы», т.н. «турбоподхват».

«Турбояма» обусловлена инерционностью системы (для повышения давления наддува при резком нажатии на педаль газа требуется определенное время), которая приводит к несоответствию между потребной мощностью и производительностью компрессора. Существует несколько способов решения данной проблемы:

1. применение турбины с изменяемой геометрией;

2. использование двух последовательных или параллельных турбокомпрессоров (twin-turdo или bi-turdo);

3. комбинированный наддув.

Турбина с изменяемой геометрией (VNT – турбина) обеспечивает оптимизацию потока отработавших газов за счет изменения площади входного канала. Турбины с изменяемой геометрией нашли широкое применение в турбонаддуве дизельных двигателей, к примерутурбонаддув двигателя TDI от Volkswagen.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.

При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора - triple-turbo (BMW) и даже четыре турбокомпрессора - quad-turbo (Bugatti).

Комбинированный наддув (twincharger) объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы являетсядвойной наддув двигателя TSI от Volkswagen.

 

Назначение, устройство и работа турбокомпрессора

 

Давайте окунемся в прошлое, и вспомним, как порой нам приходилось бегать в школе на физкультуре. И что вы ощущали после пробежки в пару-тройку километров? Примерно, такие же нагрузки получает двигатель автомобиля при подъеме в гору, а также, когда вы летите по шоссе.

 

Сейчас многие современные автомобили оснащены турбокомпрессором, который позволяет получить ту дополнительную силу, которая помогает выдерживать подобные нагрузки. Тогда, как всего десять лет назад, такое приспособление считалось изыском и уделом достаточно мощных машин.

 

В данный момент потребители проявили заинтересованность к повышенной, но, тем не менее, экономичной мощности современных транспортных средств, а турбокомпрессоры показали высокий уровень практичности и эффективности. Формы же кузовов современных автомобилей становятся все более низкими и аэродинамическими, и, параллельно с этой тенденцией, начал уменьшаться размер двигателей, а упор стал идти на топливную экономичность. При использовании турбокомпрессора мощность двигателя повышает свою эффективность в районе 20-50 %. Читайте далее, и вы узнаете, в чем заключается назначение, устройство и работа турбокомпрессора.

 

 

Устройство турбокомпрессора

 

За счет чего турбокомпрессор повышает мощность двигателя.

 

Как известно, от количества смеси воздуха и топлива, подаваемой в двигатель, зависит мощность последнего. И для того чтобы повысить эту мощность, необходимо, соответственно, увеличить объем подачи смеси воздуха и топлива. Но увеличение подачи количества топлива не приведет к желаемому эффекту до тех пор, пока не появится необходимое количество воздуха для его сгорания. В противном случае, будет образовываться избыток не сгоревшего топлива. А это, в свою очередь, приведет к перегреву двигателя, и он задымит.

 

Для полного сгорания увеличенного количества топлива, турбокомпрессор подает в двигатель требуемое количество воздуха, при этом увеличивается мощность двигателя.

 

Таким образом, сохраняя прежние параметры, мы, все-таки, добились большей мощности. При этом сам процесс сгорания улучшается, и растут характеристики двигателя.