Турбонаддув. Как он работает и для чего сделан?

Вопрос: Турбонаддув. Как он работает и для чего сделан?


Ответ: Вкраце смысл проблемы в следующем – мощность, получаемая с мотора прямо пропорциональна количеству сгоревшей в цилиндрах топливной смеси. У обычных (атмосферных) моторов ее количество конечно и не может быть больше, чем цилиндр «всосет» на такте впуска, благодаря насосному эффекту. Однако, если подавать топливную смесь в цилиндры под давлением – ее количество там можно заметно увеличить и, соответственно, с того же объема мотора, получить большую мощность. Для этих целей в настоящее время применяются механические нагнетатели – приводятся в действие от мотора и турбонаддув – выхлопные газы вращают одну из крыльчаток турбины, а вторая, находящаяся в ней на одном валу нагнетает воздух в систему.
Не вдаваясь глубоко в подробности, отмечу, что в принципе, наддувом в двигатель можно закачать любое количество смеси и, соответственно, обеспечить эквивалентный рост мощности, но фактически мощность ограничена параметрами топлива и конструкционными свойствами материалов мотора.
Существует заблуждение, что турбина «включается» на определенных оборотах. На самом деле, турбина работает всегда, но до определенных значений оборотов мотора ее производительности не хватает для обеспечения положительных значений давления. Т.е до этих оборотов значение наддува – отрицательно (разрежение), а свыше – положительно. Таким образом, до порогового значения, мотор работает как атмосферный, а свыше – уже как турбо, иными словами, что-то вроде два - в одном.
Это – изначально, так сказать классически – турбонаддув применялся для роста мощности. В настоящее время это его основное свойство отходит на задний план – его применяют для выравнивания характеристик мотора. Мотор создается для хорошей работы на «низах», но на «верхах» такой мотор работает плохо – тогда ставят турбонаддув и получают ровную характеристику мотора. Кроме того, имеет место и экологическая сторона вопроса.


Приведем выписку из руководства по эксплуатации Audi-100:
Газотурбинный нагнетатель. Турбодизельный двигатель объемом 2,5 л.

Дизель с непосредственным впрыском топлива объемом 2,5 л оборудован газотурбинным нагнетателем и охлаждением наддувочного воздуха.
В турбонагнетателе на одном валу находятся два турбинных колеса, расположенные в двух отдельных корпусах. Привод турбинных колес осуществляют выпускные газы. Они раскручивают вал турбины до скорости вращения до 120000об/мин. И так как ротор выпускных газов и свежего воздуха расположены на одном валу, то свежий воздух выталкивается в цилиндры с той же скоростью.
В результате хорошей наполняемости можно достигнуть возрастания мощности двигателя до 100%. Возрастание мощности зависит также от давления наддува, которое для двигателя легкового автомобиля составляет от 0,4 до 0,8 бар(давление воздуха в шинах примерно 1,8 бар). Давление наддува непрерывно контролируется и регулируется прибором управления с помощью датчика давления, так что максимальное давление никогда не может быть превышено.
Наряду с мощностью двигателя, при использовании турбонагнетателя увеличивается также крутящий момент, что благотворно влияет на плавность вращения двигателя. Для этого необходимо, чтобы вал турбонагнетателя вращался с достаточным числом оборотов и, тем самым гарантировалась достаточная степень наполнения.
Чтобы еще больше улучшить наполнение цилиндров, между турбонагнетателем и впускным каналом двигателя установлен охладитель наддувочного воздуха. Это необходимо, т.к. воздух из-за сжатия в турбонагнетателе нагревается, в результате снижается его плотность и содержание в нем кислорода. Уменьшенное наполнение кислородом повышает нагар после сжигания топлива и вызывает больший расход топлива.Охладитель наддувочного воздуха отбирает у всасываемого воздуха тепло, что увеличивает его плотность и, тем самым, мощность двигателя.
В противоположность карбюраторным двигателям, для дизельного привода нет необходимости из-за наддува снижать нормальную компрессию так, чтобы в диапазоне низкого числа оборотов полностью использовалось впрыскиваемое топливо.
Турбонагнетатель является очень точной деталью. Поэтому в случае его ремонта следует обращаться к специалисту. Как правило, при неисправности заменяется весь турбонагнетатель в комплекте.


Ну и в заключении мифы о турбонаддуве на Ауди.

1. Двигатели с турбонаддувом имеют меньший ресурс по сравнению с атмосферными.

Ни чего подобного! Турбонаддувные двигатели имеют не меньший ресурс, поскольку проектируются специально, а не берется атмосферник и на него ставится турбина.


2.Турбины ненадежны, не ремонтируются и стоят дорого.

Турбины, применяемые на Ауди весьма и весьма надежны при выполнении совсем несложных правил (о правилах читайте ниже). Турбина запросто может пережить двигатель.


3.Турбированные двигатели быстрее изнашивают АКПП.

К этому просто нет объективных предпосылок. Гидротрансформатор даже сглаживает эффект турбоподхвата и езда становится более комфортной.