Урок технической грамотности. Турбокомпрессор


Что такое турбокомпрессор

И снова здравствуйте! Продолжаем нашу серию статей под названием «урок технической грамотности». И сегодня вашему вниманию хотелось бы предложить немного информации о таком узле ДВС, как турбина, он же турбокомпрессор. Как и было условлено изначально, без каких-то технических, заумных и прочих фраз и цифр. Простым языком и для простого обывателя.

Итак, что такое турбокомпрессор в автомобиле и для чего он, собственно говоря, нужен?

По сути, турбина в автомобиле не является чем-то сверхъестественным и безумно высокотехнологичным. Турбина – это узел, который предназначен для повышения давления во впускном тракте. Если ещё проще, это то устройство, которое закачивает дополнительное количество воздуха, который содержит важнейший компонент для горения - кислород. А чем больше кислорода, тем лучше будет гореть топливо. Да и впрыснуть его туда можно будет больше, в результате чего взрыв будет мощнее, а как следствие работа, которую совершит топливовоздушная смесь, будет больше. Помните такое из курса физики? Вот оно где оказывается «работает». Иными словами, мощность нашего мотора на выходе становится выше. Отдачи с одного и того же рабочего объёма станет больше. Ради чего и «городится огород».

Устройство турбины. Как ни странно, но агрегат, сам по себе, более чем простой: вал, подшипники, колесо турбины, колесо компрессора, корпус. Все гениальное просто. Я бы даже сказал, донельзя просто!

Турбокомпрессор
Турбокомпрессор

Принцип действия тоже прост. Отработавшие газы, проходя по выпускному коллектору, попадают в улитку, так называют корпус из-за схожей внешне конструкции, в которой располагается турбинное колесо. Он представляет собой самую обыкновенную крыльчатку. Под действием этих самых отработавших, но имеющих огромный потенциал и силу инерции, газов колесо турбины начинает вращаться. То есть, казалось бы, уже ненужные выхлопные газы. А нет, они ещё могут быть полезными. Турбинное колесо установлено на валу, на другом конце которого стоит аналогичное колесо с крыльчаткой, которое и является компрессорным колесом. Начавшее вращение колесо турбины вращает вал, который крутит компрессор. В результате воздух, который «засасывался» по впускному трубопроводу в цилиндры под действием естественного разряжения, начинает «подгоняться» компрессорным колесом. Что, как мы уже выяснили, помогает увеличить степень наполняемости камеры сгорания свежим воздухом. Вследствие чего мы имеем лучшее горение топливовоздушной смеси и повышение мощности ДВС в конечном итоге.

Да, пару слов о внешнем виде. Внешне турбокомпрессор похож на «улитку». Почему? Дело в том, что для лучшего завихрения и закручивания воздуха, который крутит колеса нашего узла, корпус делается именно в виде закручивающейся по спирали трубы, что внешне походит на панцирь улитки.

Теперь немного о системе смазки турбокомпрессора. Как вы понимаете, все трущиеся детали и узлы должны смазываться. В конструкции нашего сегодняшнего исследуемого имеются подшипники, в которых крутится вал. А крутится он порой очень быстро. До 200000 об/мин может доходить скорость вращения вала с крыльчатками! Сравните это с количеством оборотов ДВС, скорость вращения которого отображается на тахометре в салоне вашего автомобиля. Там фигурируют значения порядка 8000 об/мин на бензиновых моторах и 6000 об/мин на дизельных. И то, это максимальные обороты, до которых мотор может и не раскрутится! Исходя из этого, смазка жизненно необходима подшипникам агрегата. Смазываются они тем же моторным маслом, что и сам ДВС. Поэтому ресурс моторного масла в таких двигателях может существенно снижаться, по сравнению с аналогичными атмосферными моторами. Следить за уровнем масла и его состоянием на моторах, оборудованных турбокомпрессором, нужно с большей частотой и внимательностью, особенно если вы любите погонять!

Охлаждение турбокомпрессора. Об этом тоже нельзя не упомянуть. Температура отработавших газов, которые взаимодействуют с корпусом узла и турбинным колесом, достигает чуть ли не 10000 градусов, при пиковых нагрузках. Это просто сумасшедшие температуры! Естественно, это все нужно как-то охлаждать. И тут возможно два варианта. Первый способ – это конструкция, которая подразумевает охлаждение все тем же маслом, которое является и смазочным материалом. Такая конструкция проста и недорога в изготовлении, но, естественно, является несколько менее эффективной. Второй способ – это конструкция, которая подразумевает охлаждение антифризом, который является охладителем самого мотора. Такой вариант, по понятным причинам, является более сложным в конструктивном плане, а как следствие и более дорогим. В настоящее время используются оба варианта и права выбора у нас, как у потребителей, нет. Способ охлаждения будет только тот, который применил производитель.

В случае эксплуатации автомобиля с турбокомпрессором, стоит устанавливать на автомобиль турбо таймер! Это система, которая оставляет ДВС работающим на определенное время, после выключения зажигания и закрытия автомобиля. Такая система необходима, чтобы дополнительно и максимально остудить турбину автомобиля. Особенно это важно после интенсивной езды в жестком режиме. Данная манипуляция позволит продлить срок службы турбокомпрессора.

Говоря про турбокомпрессоры автомобилей, просто нельзя обойти ещё один узел, который в обязательном порядке должен быть в конструкции. Речь идет об интеркулере. Что это такое и зачем нужно? Дело в том, что при работе компрессора воздух неизбежно сжимается, что, в свою очередь, повышает его температуру. Вновь физика, та самая из курса школьной программы. Вспоминаете? И это хорошо. Так вот, явление это крайне нежелательное, так как горячий воздух имеет более низкую плотность кислорода, что снижает весь смысл наддува. Для повышения эффективности и так называемого КПД, нам необходимо «загнать» как можно больше молекул кислорода, который и нужен нам в цилиндрах для максимальной отдачи топливовоздушной смеси. Именно для этого в конструкцию после компрессора и внедрен интеркулер, который представляет собой радиатор. Ну а с работой любого радиатора вы, я думаю, знакомы. Если нет, то вкратце разъясню. Горячая охлаждающая жидкость или воздух, в данном случае, проходя через радиатор, который представляет собой мелкоячеистую конструкцию, охлаждается потоками встречного воздуха. В нашем случае сжатый воздух после охлаждения и, как следствие, повышения его плотности в большем количестве «утрамбовывается» в цилиндры ДВС. Вот и всё.

«Лаг турбины», который в разговорном звучит как «турбо яма». Существуют такие понятия. В чем их суть? Дело в том, что при небольших оборотах ДВС крыльчатка турбины не раскручивается до необходимых оборотов так, чтобы достигнуть хоть какой-то отдачи. В результате чего мотор работает фактически как обычный атмосферный, то есть не ощущается той тяги, ради которой все и задумывалось. Из-за чего даже существует ошибочное мнение, что «турбина не работает» и что она «включается» на каких-то определенных оборотах. Это не так. Она работает, но не выходит на достаточные обороты, чтобы обеспечить приток воздуха. Так сказать, вращается порожняком. Из-за чего и складывается ощущение, что с достижением каких-то определенных оборотов «подхватывает турбина» и машина «начинает ехать». Просто только с достижением определенной скорости вращения турбины, компрессор начинает «подталкивать» воздух во впускном тракте. А пока этой скорости нет, то и пользы от турбины тоже нет.

Для того, чтобы избежать таких нежелательных явлений, как турбо яма, придумана система под названием Bi-turbo. Её суть очень проста. В конструкцию последовательно, то есть друг за другом, устанавливаются две турбины разного размера. Сначала маленькая, которой необходима меньшая инерция, чтобы раскрутиться, которая начинает работать на малых оборотах ДВС. За ней устанавливается более крупная, которая начинает работать при больших оборотах ДВС. Таким образом, почти во всем диапазоне оборотов ДВС мы располагаем приличным крутящим моментом, то есть сводим «на нет» лаг турбины.

Пару слов о системе Twin-turbo. В отличие от предыдущей системы, она не нацелена на избежание явления турбо ямы. Такая система предназначена для ещё большей производительности мотора на максимальных оборотах. То есть, параллельно друг другу устанавливаются два турбокомпрессора одинаковой производительности. Таковая схема имеет место быть в спортивных автомобилях, которым не нужен большой момент на низких оборотах, его и так хватит для повседневной езды. Если таковая вообще будет в их жизни. Там важна максимальная отдача на высоких оборотах, то есть в режиме пиковых нагрузок.

Существуют турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины. Такие системы вновь нацелены на снижение эффекта турбо ямы. Суть их работы заключается в изменении угла наклона лопастей крыльчатки турбинного колеса. При незначительных оборотах угол по отношению к оси вращения увеличивается, то есть лопасти встают более перпендикулярно к потоку отработавших газов. Увеличивается сила воздействия на них, и колесу проще раскрутиться даже при незначительном давлении выхлопных газов. А при повышении оборотов лопасти вновь «прижимаются» к оси, снижая тем самым сопротивление отработавшим газам. При больших оборотах и этого будет достаточно для эффективной работы турбокомпрессора.

Существует ещё система Twin-scroll. Суть заключается в двойных улитках. То есть что-то вроде Twin-turbo в едином корпусе. В такую систему внедряют ещё и суть Bi-turbo. Короче говоря, это смесь различных технологий и систем, которые мы вкратце разобрали выше, а поэтому и углубляться тут не во что и не зачем.

Вот, пожалуй, и все, что хотелось рассмотреть в этой теме.

Будьте грамотными!


ʘ 788   |   ♥ 3   |   2017-04-21











Комментарии к этому материалу:

Турбина - это круто!




Добавить новый комментарий

Введите числа:




Вы читаете материал на тему Урок технической грамотности. Турбокомпрессор




Мы в соцсетях

Как открыть свой бизнес

Как открыть свой бизнес?
Узнай на OSBi!

Рейтинг@Mail.ru