|
-
+
В современных моделях автомобилей турбины находят довольно
частое применение, так как позволяют производителю существенно поднять
мощность двигателя. Так, двигатель Subaru Impreza развивает мощность
145 л.с. без турбины и 221 л.с. в турбированном варианте Impreza WRX, а
140 л.с. Mitsubishi Lancer с применением турбины превращаются в
260-сильный Lancer Evolution. Если же по какой-либо причине Subaru и
Mitsubishi не могли бы использовать турбины, то, чтобы достичь такой
мощности, им пришлось бы делать двигатели объемом 2.7-3 литра, что
потребовало бы увеличения количества цилиндров.
За последние несколько лет автомобильные технологии здорово
продвинулись, поэтому можно уверенно сказать, что оснастить
турбонаддувом можно любой атмосферный двигатель, сохранив при этом его
надежность.
Атмосферные двигатели называются так потому, что они "дышат" обычным
воздухом. В теории, чтобы улучшить производительность атмосферного
двигателя, нужно увеличить подачу воздуха, соответственно и топлива,
чтобы получить правильную горючую смесь. И тогда большее количество
сгоревшего топлива обеспечит рост мощности двигателя. Типичные способы
такого тюнинга – это применение распределительных валов, обеспечивающих
максимальный подъем клапанов, или же установка большего количества
клапанов на цилиндр. Неважно, насколько эффективным при этом будет
впуск – двигатель питается только воздухом, поступающим в него
естественным путем (без давления).
Теория
Чем больше воздуха, тем больше топлива может сгореть, а
это повышает мощность двигателя. Турбокомпрессор (или турбина) как раз
и предназначен для нагнетания большего количества воздуха в цилиндры
двигателя.
Турбокомпрессор подобен воздушному насосу. Горячие выхлопные газы,
выходящие из двигателя, попадают на колесо турбины и раскручивают его.
Это колесо через вал сообщается с колесом компрессора, заставляя его
вращаться. Вращающееся колесо компрессора втягивает и сжимает воздух,
который затем подается в цилиндры двигателя.
Существуют две формы насосов: это компрессор (supercharger), приводимый
в движение двигателем, и турбина (turbocharger), приводимая в движение
выхлопными газами. На малых оборотах двигателя не выделяется достаточно
много газа и в выпускном коллекторе образуется небольшое обратное
давление. Выхлопные газы выходят сквозь зазоры турбинного колеса
(крыльчатки), при этом практически не раскручивая ее. В такой ситуации
двигатель не получает дополнительного воздуха и работает как
атмосферный. Когда дроссельная заслонка открывается больше, объем
выхлопных газов увеличивается и, как результат, турбина раскручивается.
Такую стадию принято называть "раскруткой" турбины (spool up). Если
педаль газа удерживается нажатой, турбинная крыльчатка раскручивается
все быстрее, а так как она соединена валом с крыльчаткой компрессора,
то она в свою очередь тоже крутится быстрее и загоняет больше воздуха в
двигатель. Эта стадия называется "на наддуве" (on boost).
Так как в двигатель поступило больше воздуха, компьютер
соответственно подает туда больше топлива и, как результат, объем
выхлопных газов увеличивается. Проходя через турбинную крыльчатку, они
раскручивают ее еще больше, что вызывает дальнейший рост давления
наддува. Если этот процесс оставить без контроля, то довольно легко
повредить двигатель. Чтобы этого не случилось, турбины оборудуют
контролирующим обходным клапаном (wastegate), который позволяет
выхлопным газам идти в обход турбинной крыльчатки – сразу на выпуск.
Обходной клапан приводится в действие чувствительным к вакууму
механическим устройством – соленоидом (actuator). Соленоид открывает
обходной клапан при определенном уровне давления.
Турбины бывают большими и маленькими. Корпус турбины,
внешне напоминающий улитку, – наиболее видимая часть турбины, в
зависимости от размера идет классификация на большие и маленькие.
Размер компрессора определяет, сколько воздуха турбина сможет закачать
в двигатель, и это также определяет величину турбоямы (turbo lag).
Чтобы понять, что такое турбояма, вспомните о том, что турбина – это
насос. И как любому насосу ей нужно сначала наполниться, а потом начать
качать. Логически, маленький насос наполняется быстрее, чем большой, но
он не может прокачать столько же воздуха, сколько и большой, зато он
быстрее сможет принять следующую порцию воздуха. Таким образом,
маленькая турбина будет более отзывчива на нажатие педали газа, в то
время как большая будет производить больше мощности. Другой фактор,
который следует принимать во внимание, это то, что маленькая турбина
более легкая, и ее крыльчатка имеет меньше инерции, соответственно ее
проще раскрутить, но она может пропустить через себя только
ограниченный объем воздуха. Соответственно максимальная мощность у
маленькой турбины меньше, но и турбояма (задержка между моментами
наполнения) тоже меньше. Вот почему вы никогда не увидите 1 000-сильный
Nissan Skyline с маленькой турбиной.
Параметры
Индекс A/R (дословно area/radius, область/радиус) –
соотношение размеров турбины в цифрах. В частности, область – это вход
турбины, а радиус – это радиус центральной части. Обычно это отношение
находится в пределах 0.5–1.0. Турбина с отношением 0.5 будет
раскручиваться гораздо быстрее, чем турбина с отношением 1.0, но,
конечно же, турбина с большим A/R будет способна создать большее
давление наддува и добавить двигателю больше мощности.
Правильный выбор A/R очень важен. Выбор слишком маленького A/R позволит
быстро выходить на наддув еще на низких оборотах двигателя, но при этом
максимальное давление будет достигнуто достаточно рано и придется
сбрасывать излишки, открывая обходной клапан. Кроме этого, если очень
долго перекручивать турбину, это плохо скажется на надежности. Если же
A/R слишком большой, то двигатель будет страдать от большой турбоямы, а
турбина будет вращаться очень медленно и выходить на наддув уже в конце
диапазона оборотов, что сделает автомобиль неотзывчивым на нажатие газа
и тяжелым в управлении.
Большинство автомобилей имеют турбины с наибольшим возможным
A/R, который подразумевает определенную турбояму, но всегда есть
потенциал для подачи большего давления. Можно увеличить наддув, не
опасаясь при этом сломать турбину.
Давление, создаваемое турбиной, приводит к нагреву воздуха, и
если перед подачей в коллектор его не охладить, можно столкнуться с
двумя проблемами:
1) горячий воздух имеет меньшую плотность. Это означает, что в нем
содержится меньше кислорода, так необходимого для процесса горения.
Результат – потеря мощности;
2) горячий воздух может стать причиной раннего воспламенения топлива, что приведет к детонации.
Охлаждение воздуха с помощью интеркулера дает возможность снять с
вашего двигателя дополнительную мощность порядка 15–20 л.с., что само
по себе уже неплохо.
Некоторые системы также включают дополнительный вентилятор охлаждения, прогоняющий воздух через теплообменник.
Турботюнинг
Применение турбокомпрессоров предполагает два вида тюнинга:
- тюнинг автомобиля, который изначально проектировался для использования с турбокомпрессором.
- установка турбины на автомобиль, который к этому не приспособлен. Как вы понимаете, второй вид намного сложнее.
Мощность двигателя с турбокомпрессором несложно повысить. Например,
можно увеличить давление наддува. Здесь главное, как говорится, "не
переборщить", иначе двигатель может выйти из строя. Опираться можно на
следующие показатели: при увеличении наддува на 0.1 бара мощность
двигателя увеличивается на 10% – это оптимально. Если установить
дополнительный интеркулер, то можно увеличить давление на 0.2 бара, но
не более. При увеличении давления температура в системе возрастает, и
если интеркулер не справится, нагрузка на поршни возрастет и двигатель
может не выдержать нагрузки.
Второй вид тюнинга выполнить сложнее. Как следствие, он дороже. Если вы
решите этим заняться, то лучше обратиться в специализированные
компании, так как разработка этого вида тюнинга – сложный
технологический процесс, требующий большого объема специальных знаний.
Первая трудность, возникающая сразу, – выбор турбокомпрессора.
Кроме того, придется полностью перепроектировать многие детали и
системы: сцепление, систему охлаждения и смазки, систему зажигания,
систему выпуска отработанных газов и др.
Часто возникает необходимость уменьшить геометрическую
степень сжатия двигателя. Это можно сделать за счет использования
поршней с уменьшенной высотой от оси поршневого пальца до днища. Можно,
например, увеличить объем камеры сгорания в самой головке цилиндров.
Есть и другие приемы, но все они требуют дополнительных финансовых
вливаний.
При большом увеличении мощности двигателя приходится усиливать ходовую часть, изменять тормозную систему.
Давление,
нагнетаемое турбокомпрессором, для легковых серийных автомобилей не
должно выходить за рамки 1.4–1.8 бара. В последнее время ведущие
производители легковых автомобилей стремятся устанавливать двигатели с
высокой степенью сжатия и невысоким давлением наддува. Для спортивных
автомобилей давление турбокомпрессора – 1.8–3.4 бара.
Турбирование обеспечивает маленькому двигателю мощность
большого, а большой двигатель делает еще мощнее (турбированный
двигатель может иметь мощность на 40% выше, чем двигатель без турбины.)
Он имеет пониженный выброс вредных веществ в атмосферу, так как
турбокомпрессор поставляет добавочный воздух в двигатель, сгорание
топлива становится более полным. Достигается дополнительная экономия
топлива. Теплоотдача и трение существенно возрастают при увеличении
объема двигателя. Небольшие турбированные двигатели эффективнее
переводят энергию сжигаемого топлива в полезную мощность, снижая потери
последней за счет выделяемого тепла и трения.
Турбонаддув предотвращает потерю мощности на местности с большими
высотами. Двигатель и турбина настраиваются и управляются так, чтобы
поддерживать давление, равное атмосферному, в то время как обычный
двигатель теряет мощность с ростом высоты местности.
Чтобы добиться большей отдачи от турбомотора, приходится
изменять работу его системы управления, прежде всего – систему
управления наддувом. Один из самых популярных способов – установка
бустконтроллера (boost-controller), то есть клапана (механического, а
чаще электронного), ограничивающего управляющее давление. Это дает
турбине возможность покорять новые высоты, а владельцу – ощутить
пьянящий прилив адреналина.
Существует несколько способов установки турбокомпрессоров на
двигатели, в том числе и с механической связью двигателя и
турбокомпрессора. Способ установки зависит от модели автомобиля и
сложности работ. Выбор и установка турбокомпрессора на какой-либо
конкретный автомобиль требуют индивидуального подхода, и специалисты
тюнинговых ателье при работе учитывают конструктивные особенности
каждого автомобиля.
Цена
Стоимость турботюнинга зависит от конкретных желаний
автовладельца, конструкции и марки автомобиля. Стоимость установочного
комплекта (турбокит), включающего в себя турбокомпрессор, интеркулер и
электронный блок управления с датчиками и клапанами, зависит от
производителя и марки автомобиля и колеблется от 2 500 долларов и выше.
Стоимость установки турбины также зависит от конструкции и марки
автомобиля и составляет от 200 до 1 000 долларов.
Итог
Несмотря на достаточно простой принцип работы,
турбокомпрессор представляет собой очень тонкое устройство. Требуется
не только исключительно точная подгонка деталей внутри
турбокомпрессора, но и идеально согласованная работа турбокомпрессора и
двигателя. При отсутствии такого согласования двигатель не только будет
работать неэффективно, но и может быть поврежден. Поэтому важно в
точности соблюдать технологию установки, настройки и обслуживания.
|
Гостевая
R528402278656
Z527250172958
Всего: 61769 
Новых за месяц: 0 
Администраторов: 1 
Главных модераторов: 0 
Продвинутых: 9 
Пользователи: 61010 
Забаненых: 749 
Девушек: 1608 
