Турбокомпрессор. Принцип работы.

В данной статье рассмотрим такой автомобильный агрегат, как турбокомпрессор.

Излюбленная тема большинства молодых людей, так и мелькают фразы «поставлю улитку», «у меня турбо». Но от обывательских разговоров о турбинах стоит перейти к серьезному разговору в ходе, которого мы объясним вам назначение этого устройства и расскажем, как это все работает.

А зачем нужен Турбокомпрессор?

Действительно, зачем? В чем смысл его установки на автомобиль, какую функцию он выполняет? Турбокомпрессор это один из способов увеличения мощности двигателя. Мощность имеет прямую зависимость от топливной смеси сгораемой в цилиндре. Образуется она в результате смешивания топлива (бензин, дизель, газ) и воздуха. Экспериментируя с количеством оных, мы можем добиться максимальной отдачи от мотора. Воздух как смесь газов, азота и кислорода может сжиматься при создании на него давления. Тут и рождается истина, в виде системы принудительной, не атмосферной подачи воздуха в цилиндр с использованием энергии отработавших газов или с помощью механических приводов.

Турбокомпрессор – специальное устройство для агрегатного нагнетания воздуха в цилиндры. Состоит из вал ротора, на котором с одной стороны закреплено турбинное колесо, а с другой компрессорное колесо. Это основные части турбокомпрессора. Вращение этих частей происходит на огромных скоростях. Для лучшего понимания, турбинное колесо совершает около полутора тысяч оборотов в секунду. Иногда это значение доходит и до двух с половиной тысяч в секунду. При таких нагрузках материалы, из которых изготавливают корпус турбины и само колесо должны быть жаропрочными.

Колесо турбины выполнено в виде крыльчатки и именно оно передает энергию компрессору от отработавших газов. А компрессорное колесо уже затягивает воздух, сжимает и нагнетает в цилиндр. Но каким образом вал работая в таких суровых условиях остается в рабочем состоянии длительное время? Секрет в установленных на нем подшипниках. Они не обычные, в них нет шариков. Такие подшипники называются, подшипники скольжения и устроены довольно просто. Между подвижной и не подвижной частью имеется прослойка масла, которая значительно уменьшает трение. Масло подводится прямо к ним через специальные каналы, а для герметизации используются сальники.

Из уроков физики мы знаем, что при нагреве вещества расширяются, а при охлаждении сжимаются. Значит и воздух можно дополнительно охладить, тем самым увеличить его давление, при увеличившейся плотности. За это в некоторых автомобилях отвечает специальный радиатор – интеркулер. Расположен он между компрессором и впускным коллектором. Средний эффект достигаемый при использовании интеркулера будет равен 6-12% с общей мощности двигателя. Это очень хороший результат.

Еще один важный элемент в системе турбонаддува – перепускной клапан. Его звук хорошо узнаваем даже далеким от автомобилей людям. Скорее всего, вы уже догадались, как он звучит, а если нет, включите любой не очень старый фильм про уличные гонки. Задача клапана сбрасывать избыточное давление во впуске. Такой вариант принято называть «blow-off» или по простому «выпуск». Избыток выходит в атмосферу. Существует и другой «bypass» в переводе «обход». Считается наиболее предпочтительным вариантом для тюнинга, так как при срабатывании клапана сжатый воздух отправляется в обход к самому входу воздушного потока турбины. И в такой ситуации раскручивает турбину еще больше, а не разряжается в атмосферу. Поясню когда именно, создается избыточное давление во впуске. Вы отпускаете педаль газа в момент уже созданного, большого давления внутри впуска.

Принцип работы

Используя энергию отработавших газов, турбокомпрессор раскручивает крыльчатку турбины, которая через вал ротора передает колесу компрессора полученную энергию. Для совершения действия по нагнетанию воздуха во впуск. После этого сжатый воздух попадает в интеркулер и, охладившись, отправляется в цилиндр двигателя. Полезное действие от работы турбонаддува имеет прямую зависимость от скорости вращения коленвала. Высокие показания тахометра, подразумевают сильный поток отработанных газов, а на выходе мы получаем быстрое вращение турбины и большее количество воздуха в цилиндр.

Не без негатива

Ложка дегтя есть и здесь, так как вся система построена на инерции, при резком старте вы не сможете получить всю мощность от турбокомпрессора. Для создания давления необходимо время. Такой эффект принято называть «турбояма». А после «ямы» мы будем иметь уже обратный эффект, резкое повышение давления. В некоторых ситуациях это будет создавать только неудобства.

Решить проблему удалось с помощью:

• Турбины с интересной системой изменения геометрии
• Параллельно работающие турбокомпрессоры
• Две турбины установленные последовательно
• Использование комбинированного наддува