Что такое «турбо»? Наверное, что—то такое крутое, мощное и технологичное — даже те, кто не особо ориентируется в технике, скорее всего, сталкивались с таким понятием в своей жизни. А для поколений, выросших на фильмах «Форсаж» и серии игр «Need for Speed» «турбовость» — непременный атрибут «прокачанной тачки». Да и грех не вспомнить жевательную резинку «Turbo» — один из символов детства перестроечного поколения. Как правило, во главе угла характеристик двигателя стоит его мощность, то есть то усилие, которое агрегат способен передавать трансмиссии. Зависит эта мощность, в первую очередь, от рабочего объема цилиндров, системы подачи топлива и эффективности его сгорания. Без изменения рабочего объема двигателя его мощность можно повысить, увеличив количество сжигаемого топлива за единицу времени. Как же это сделать? Для того чтобы ответить на этот вопрос, сначала необходимо понять, а что же, собственно, происходит, когда мы давим на педаль газа? А происходит следующее. Выжимая педаль, мы передаем усилие на дроссельную заслонку — открываем ее, для того, чтобы больше воздуха попало во впускной коллектор двигателя, а затем и в сами цилиндры. Находится дроссельная заслонка между воздушным фильтром и впускным коллектором, проще говоря, это клапан. На старых карбюраторных двигателях это усилие передается через механический привод — металлический трос. Во время такта впуска поршень опускается вниз, создавая в цилиндре разрежение, то есть низкое давление, и за счет разности давлений в карбюраторе, где оно выше, и цилиндре топливо начинает, фонтанируя из распылителя, поступать в камеру сгорания цилиндра. Давим на газ — воздух идет — бензин воспламеняется — машина едет. Не давим — все работает в режиме холостого хода. Примерно то же самое и на инжекторных машинах, только там педаль акселератора не имеет механического привода на дроссель. Все делает электроника: считывая сигнал от педали, передает его на сервопривод — электродвигатель проворачивает дроссель согласно полученному сигналу. После этого датчик положения дроссельной заслонки передает сигнал на устройства, отвечающие за управление форсунками, и они, согласно полученному сигналу, распыляют топливо. Все просто. Сложности начинаются, когда хочется, чтобы машина «вваливала» по полной и с гиком преодолевала длинные и крутые подъемы, а штатное оснащение этого не позволяет. Просто так взять и залить «горшки» бензином, ожидая, что мощность возрастет — глупо. Есть так называемое стехиометрическое отношение — это отношение воздуха к бензину, при котором происходит полное его сгорание. Еще его называют AFR от английского Air Fuel Rate. Для бензина — это 14,7:1, то есть 14,7 частей воздуха к 1 части бензина. Можно сделать смесь богаче или беднее, но до бесконечности наращивать количество бензина для увеличения мощности нельзя — двигатель просто заглохнет, а он должен «вваливать» — мы ведь хотим «турбо». Что же делать? Правильно — поставить турбокомпрессор или другими словами ту самую «турбину»! Для того чтобы сжечь больше бензина за единицу времени нужно больше воздуха — именно турбина и призвана решить эту задачу. Трактат о пользе двух улиток Как и все необходимейшие изобретения человечества, турбина проста в устройстве. По сути это диск с лопастями (крыльчаткой), жестко закрепленный на валу. Когда на этот диск попадает пар, вода или отработанные газы, как в случае с автомобильным турбокомпрессором, диск проворачивается, а вместе с ним приходит в движение и вал. Если объяснять на пальцах, то автомобильный турбокомпрессор — это палка (вал) о двух концах. На одном конце турбина-крыльчатка, расположенная внутри кожуха, похожего на панцирь улитки. Устанавливается эта улитка на выпускной коллектор двигателя. Отработанные газы через трубы выпускного коллектора попадают внутрь этой улитки и раскручивают крыльчатку турбинного колеса. Это усилие передается через вал на другую улитку — ту, что на другом конце этого вала. Внутри второй улитки, которая вообще-то является корпусом компрессора по точно такому же принципу на валу расположено рабочее колесо компрессора, оно же нагнетатель. Нагнетатель всасывает воздух из атмосферы через воздушный фильтр и под большим давлением подает его в цилиндры двигателя. Теперь можно жечь больше топлива за единицу времени без изменения AFR. Как бы это парадоксально не звучало, но две улитки делают автомобиль гораздо быстрее и мощнее. Турбо-яма Понятно, что для того, чтобы отработанные газы проделали в «улитках» свою работу, и двигатель разжился мощностью, должно пройти некоторое время, после которого машина «полетит». Сначала обороты увеличатся, следом — количество и давление выхлопных газов и только потом турбина раскрутится и загонит воздух, увеличив мощность — получается, что мотор с запаздыванием откликается на нажатие педали газа. Это явление получило название «турбо-яма». Причем, чем больше в диаметре улитка, тем сильнее внутри нее центробежные силы, и тем больше газов и времени нужно для раскрутки турбинного колеса. Можно поставить турбокомпрессор меньших размеров, тогда прирост мощности уменьшится. Выбираются за пределы порочного турбокруга по-разному. Можно поставить несколько параллельных турбин, меньшая из которых будет работать на малых оборотах, а с их увеличением в работу вступят улитки большего размера. За счет постепенного прироста мощности удается избежать ощутимых провалов в передаваемом усилии. Использование керамической крыльчатки также положительно сказывается на разгонной динамике за счет того, что керамические лопасти легче раскрутить благодаря их меньшему весу. Существую турбины, позволяющие менять угол расположения крыльчатки, благодаря чему можно регулировать уровень «газовой отдачи», который на нижних оборотах будет меньшим, препятствуя скачкам мощности. Такие турбины используются, в частности, на автомобилях Opel. Инженеры из Audi пошли еще дальше: их концепт Audi RS 5 TDI Concept оснащен электрическим нагнетателем. Агрегат размером с ананас и весом в 5 килограмм при помощи мощного электродвигателя разгоняет турбину до 72000 об/мин за 200 миллисекунды. Ждать давления выходящего газа не нужно — все зависит только от степени нажатия на педаль акселератора. Как не остаться без турбо Главный недостаток турбокомпрессорного наддува — не самый большой срок службы — проистекает из особого режима, в котором работает агрегат. Вращать вал с частотой вращения иногда превышающей 200000 оборотов в минуту, при условии, что силу трения никто не отменял — очень изнашивающая работа. В первую очередь, это касается подшипников, которые, по сути, являются масляными ванными, внутри которых с бешеной скоростью вращается вал. Ведь как только двигатель прекращает работу — давление масла пропадает, а для агрегата, внутри которого вращение еще продолжается по инерции, это критично, потому что износ без смазки увеличивается. Выходом из этого положения стало использование керамических шариков в подшипниках с постоянным их погружением в масло. Для того чтобы сохранить за своей машиной почетное звание «турбо», необходимо регулярно менять фильтры и масло, предназначенное специально для турбированных двигателей. Перед стартом необходимо дать двигателю прогреться и не нужно глушить его моментально, а лучше пусть он поработает на холостых оборотах. Можно установить турбо-таймер, если производитель не предусмотрел это. Воздушный фильтр необходимо своевременно заменять и не допускать нарушения его целостности, иначе частицы грязи, попавшие на лопасти, сократят срок службы турбины.
Ремонт автомобиля своими руками
:Иван Матиешин
Как приручить турбодракона при помощи двух улиток
Что такое «турбо»? Наверное, что—то такое крутое, мощное и технологичное — даже те, кто не особо ориентируется в технике, скорее всего, сталкивались с таким понятием в своей жизни. А для поколений, выросших на фильмах «Форсаж» и серии игр «Need for Speed» «турбовость» — непременный атрибут «прокачанной тачки». Да и грех не вспомнить жевательную резинку «Turbo» — один из символов детства перестроечного поколения.
Как правило, во главе угла характеристик двигателя стоит его мощность, то есть то усилие, которое агрегат способен передавать трансмиссии. Зависит эта мощность, в первую очередь, от рабочего объема цилиндров, системы подачи топлива и эффективности его сгорания. Без изменения рабочего объема двигателя его мощность можно повысить, увеличив количество сжигаемого топлива за единицу времени. Как же это сделать? Для того чтобы ответить на этот вопрос, сначала необходимо понять, а что же, собственно, происходит, когда мы давим на педаль газа?
А происходит следующее. Выжимая педаль, мы передаем усилие на дроссельную заслонку — открываем ее, для того, чтобы больше воздуха попало во впускной коллектор двигателя, а затем и в сами цилиндры. Находится дроссельная заслонка между воздушным фильтром и впускным коллектором, проще говоря, это клапан. На старых карбюраторных двигателях это усилие передается через механический привод — металлический трос. Во время такта впуска поршень опускается вниз, создавая в цилиндре разрежение, то есть низкое давление, и за счет разности давлений в карбюраторе, где оно выше, и цилиндре топливо начинает, фонтанируя из распылителя, поступать в камеру сгорания цилиндра. Давим на газ — воздух идет — бензин воспламеняется — машина едет. Не давим — все работает в режиме холостого хода. Примерно то же самое и на инжекторных машинах, только там педаль акселератора не имеет механического привода на дроссель. Все делает электроника: считывая сигнал от педали, передает его на сервопривод — электродвигатель проворачивает дроссель согласно полученному сигналу. После этого датчик положения дроссельной заслонки передает сигнал на устройства, отвечающие за управление форсунками, и они, согласно полученному сигналу, распыляют топливо. Все просто. Сложности начинаются, когда хочется, чтобы машина «вваливала» по полной и с гиком преодолевала длинные и крутые подъемы, а штатное оснащение этого не позволяет. Просто так взять и залить «горшки» бензином, ожидая, что мощность возрастет — глупо. Есть так называемое стехиометрическое отношение — это отношение воздуха к бензину, при котором происходит полное его сгорание. Еще его называют AFR от английского Air Fuel Rate. Для бензина — это 14,7:1, то есть 14,7 частей воздуха к 1 части бензина. Можно сделать смесь богаче или беднее, но до бесконечности наращивать количество бензина для увеличения мощности нельзя — двигатель просто заглохнет, а он должен «вваливать» — мы ведь хотим «турбо». Что же делать? Правильно — поставить турбокомпрессор или другими словами ту самую «турбину»! Для того чтобы сжечь больше бензина за единицу времени нужно больше воздуха — именно турбина и призвана решить эту задачу.
Трактат о пользе двух улиток
Как и все необходимейшие изобретения человечества, турбина проста в устройстве. По сути это диск с лопастями (крыльчаткой), жестко закрепленный на валу. Когда на этот диск попадает пар, вода или отработанные газы, как в случае с автомобильным турбокомпрессором, диск проворачивается, а вместе с ним приходит в движение и вал. Если объяснять на пальцах, то автомобильный турбокомпрессор — это палка (вал) о двух концах. На одном конце турбина-крыльчатка, расположенная внутри кожуха, похожего на панцирь улитки. Устанавливается эта улитка на выпускной коллектор двигателя. Отработанные газы через трубы выпускного коллектора попадают внутрь этой улитки и раскручивают крыльчатку турбинного колеса. Это усилие передается через вал на другую улитку — ту, что на другом конце этого вала. Внутри второй улитки, которая вообще-то является корпусом компрессора по точно такому же принципу на валу расположено рабочее колесо компрессора, оно же нагнетатель. Нагнетатель всасывает воздух из атмосферы через воздушный фильтр и под большим давлением подает его в цилиндры двигателя. Теперь можно жечь больше топлива за единицу времени без изменения AFR. Как бы это парадоксально не звучало, но две улитки делают автомобиль гораздо быстрее и мощнее.
Турбо-яма
Понятно, что для того, чтобы отработанные газы проделали в «улитках» свою работу, и двигатель разжился мощностью, должно пройти некоторое время, после которого машина «полетит». Сначала обороты увеличатся, следом — количество и давление выхлопных газов и только потом турбина раскрутится и загонит воздух, увеличив мощность — получается, что мотор с запаздыванием откликается на нажатие педали газа. Это явление получило название «турбо-яма». Причем, чем больше в диаметре улитка, тем сильнее внутри нее центробежные силы, и тем больше газов и времени нужно для раскрутки турбинного колеса. Можно поставить турбокомпрессор меньших размеров, тогда прирост мощности уменьшится. Выбираются за пределы порочного турбокруга по-разному. Можно поставить несколько параллельных турбин, меньшая из которых будет работать на малых оборотах, а с их увеличением в работу вступят улитки большего размера. За счет постепенного прироста мощности удается избежать ощутимых провалов в передаваемом усилии. Использование керамической крыльчатки также положительно сказывается на разгонной динамике за счет того, что керамические лопасти легче раскрутить благодаря их меньшему весу. Существую турбины, позволяющие менять угол расположения крыльчатки, благодаря чему можно регулировать уровень «газовой отдачи», который на нижних оборотах будет меньшим, препятствуя скачкам мощности. Такие турбины используются, в частности, на автомобилях Opel. Инженеры из Audi пошли еще дальше: их концепт Audi RS 5 TDI Concept оснащен электрическим нагнетателем. Агрегат размером с ананас и весом в 5 килограмм при помощи мощного электродвигателя разгоняет турбину до 72000 об/мин за 200 миллисекунды. Ждать давления выходящего газа не нужно — все зависит только от степени нажатия на педаль акселератора.
Как не остаться без турбо
Главный недостаток турбокомпрессорного наддува — не самый большой срок службы — проистекает из особого режима, в котором работает агрегат. Вращать вал с частотой вращения иногда превышающей 200000 оборотов в минуту, при условии, что силу трения никто не отменял — очень изнашивающая работа. В первую очередь, это касается подшипников, которые, по сути, являются масляными ванными, внутри которых с бешеной скоростью вращается вал. Ведь как только двигатель прекращает работу — давление масла пропадает, а для агрегата, внутри которого вращение еще продолжается по инерции, это критично, потому что износ без смазки увеличивается. Выходом из этого положения стало использование керамических шариков в подшипниках с постоянным их погружением в масло. Для того чтобы сохранить за своей машиной почетное звание «турбо», необходимо регулярно менять фильтры и масло, предназначенное специально для турбированных двигателей. Перед стартом необходимо дать двигателю прогреться и не нужно глушить его моментально, а лучше пусть он поработает на холостых оборотах. Можно установить турбо-таймер, если производитель не предусмотрел это. Воздушный фильтр необходимо своевременно заменять и не допускать нарушения его целостности, иначе частицы грязи, попавшие на лопасти, сократят срок службы турбины.