Что такое турбонаддув, как он работает и какие есть плюсы и минусы

Все о турбонаддуве: зачем нужен, принцип работы, расход, поставить самому

Большинство современных автомобилей оснащены турбокомпрессором. В чем здесь преимущество и почему классические атмосферники уступили место наддуву — в материале Autonews.ru

Фото: Jan Zagorski / Shutterstock / FOTODOM

1. Что такое турбонаддув
2. Принцип работы
3. Виды турбонаддува
4. Плюсы и минусы
5. Частые вопросы
6. Главное

Что такое турбонаддув

Турбонаддув — это система принудительного нагнетания воздуха в двигатель внутреннего сгорания с помощью энергии его выхлопных газов. Позволяет повысить мощность без увеличения рабочего объема. Основной узел системы — турбокомпрессор (или просто «турбина»).

Проще говоря, турбина загоняет в цилиндры больше воздуха, чем это возможно при естественном всасывании поршнем. За счет чего в камеру сгорания можно подать больше топлива и получить более эффективное горение смеси. Сегодня турбонаддув применяется повсеместно: в бензиновых и дизельных двигателях легковых автомобилей, в грузовой и коммерческой технике, в спортивных и высокофорсированных моторах.

Визуально турбокомпрессор представляет собой компактный узел с двумя слитыми «улитками» — корпусами горячей и холодной части. Внутри эти зоны разделены, но через обе проходит общий вал с лопатками — турбинное колесо.

Важно различать: турбонаддув — это система, работающая за счет энергии выхлопных газов. Еще есть механический компрессор — он тоже сжимает воздух и подает его под давлением, но приводится от двигателя (ремень/шестерни) и не зависит от выхлопа.

5 фактов о ДВС, которые будут интересны всем водителям

Авто

Как устроен турбонаддув

Система включает ряд обязательных типовых элементов, рассмотрим их подробнее.

Турбина. Приводится в движение выхлопными газами.

Интеркулер (или промежуточный охладитель) — охлаждает сжатый турбиной воздух перед подачей в двигатель.

Вейстгейт (он же вестгейт или перепускной клапан) — регулирует давление наддува, сбрасывая лишние выхлопные газы мимо турбинного колеса сразу в выпуск.

Клапан сброса давления (блоу-офф или байпас) — предотвращает ударные нагрузки во впуске при резком закрытии дросселя, стравливая давление. Именно этот узел создает характерный «пшик» при переключении на спортивных машинах.

Электронно-управляемые элементы. Всевозможные клапаны и датчики, призванные увеличить эффективность системы, контролируя и регулируя параметры наддува.

Как работает турбонаддув

Принцип работы основан на использовании энергии выхлопных газов.

1. После сгорания топлива выхлопные газы выходят из цилиндров и направляются в турбину.
2. Поток раскручивает турбинное колесо, проходя через лопатки в горячей части турбокомпрессора.
3. Так как у турбинного колеса общий вал, в холодной части также вращаются лопатки — они засасывают с улицы воздух и сжимают его, одновременно нагревая.
4. Сжатый горячий воздух проходит через интеркулер чтобы охладиться, за счет этого увеличивается его плотность.
5. Охлажденный и плотный воздух поступает во впускной коллектор и далее в цилиндры.

Нормальный ресурс турбокомпрессора составляет 150-250 тыс. км, но сильно зависит от условий эксплуатации и обслуживания
(Фото: JustPhotos22 / Shutterstock / FOTODOM)

Вся идея в том, чтобы подать в цилиндры больше кислорода, чем можно засосать естественным путем при ходе поршня на такте впуска. А чем больше кислорода — тем больше можно сжечь топлива, увеличив мощность.

Просто влить больше топлива, не увеличивая объем воздуха, нельзя — топливовоздушная смесь всегда должна иметь определенное соотношение. Считается, что оптимальная пропорция воздуха к бензину составляет 14,7:1 — такая смесь называется стехиометрической. На деле эта пропорция в движении постоянно меняется (смесь беднеет или богатеет), но в любом случае сильно отклоняться от нее нельзя.

Виды турбонаддувов

Существует несколько подвидов, отличающихся конструкцией и принципом работы. Рассмотрим основные.

Классический турбонаддув с одной простой турбиной. Минимум электроники и отсутствие внешнего управления. Простая и надежная, но устаревшая схема.

Твин турбо. Две параллельно работающие одинаковые турбины. Мощная, но также устаревшая схема.

Турбина с изменяемой геометрией. Регулирует внутри себя поток газов, поступающих на лопатки, для лучшей эффективности на различных режимах движения.

Би-турбо. Схема с двумя турбинами, которые работают последовательно с целью снижения задержки реакции на газ (т.н. турбо-ямы или турбо-лага). Одна «дует» на низких нагрузках, вторая подключается на высоких.

Твин-скролл (двухканальная турбина). Внутри горячей части «улитки» есть разделение потоков газов для повышения эффективности раскручивания вала.

Электрический турбонаддув — использует электропривод для раскрутки дополнительной маленькой турбины, находящейся перед основной газовой. Пока еще редкая в серийных машинах технология.

Комбинированные системы. Сочетают преимущества разных типов. Например, на схеме би-турбо могут использоваться турбокомпрессоры с технологией твин-скролл.

Что такое ТНВД, как работает, устройство, виды, неисправности

Авто

Плюсы и минусы турбонаддува

Как и любая технология, турбонаддув обладает как достоинствами, так и недостатками.

Плюсы

Значительное повышение удельной мощности двигателя (лошадиные силы с 1 л. объема).

Улучшение показателей экономичности и экологичности.

Снижение массы и размеров двигателя по сравнению с атмосферным той же мощности.

Минусы

Сложность конструкции, что влияет на стоимость обслуживания.

Более высокая, по сравнению с атмосферниками, чувствительность к качеству масла и интервалам замены.

Требовательность к качеству топлива.

Несмотря на перечисленные минусы, большинство страшилок имеют мало общего с реальностью. Все утверждения «бывалых» из серии «намучаешься, бери лучше атмосферник» проистекают исключительно из двух причин: изначально «убитого» мотора и нежелания его нормально обслуживать. На практике при регулярном качественном оил-сервисе и заправках нормальным топливом современный турбокомпрессор запросто выхаживает 150 и более тысяч. А вероятность «попасть на турбину» статистически не превышает любую другую дорогую поломку в современном автомобиле.

Турбонаддув повышает эффективность двигателя, но усложняет его конструкцию и стоимость
(Фото: Nordroden / Shutterstock / FOTODOM)

Частые вопросы

Какой ресурс у турбонаддува и когда его нужно менять?

Нормальный ресурс турбокомпрессора составляет 150–250 тыс. км, но сильно зависит от условий эксплуатации и обслуживания. Регулярная замена масла и использование качественного топлива значительно снижают риск возникновения проблем.

Влияет ли турбонаддув на расход топлива?

Да, влияет. При спокойной городской или размеренной трассовой езде турбированный двигатель экономичнее атмосферного той же мощности.

Нужно ли прогревать и остужать турбину?

Прогревать турбину не нужно. А вот после активной езды рекомендуется дать двигателю поработать на холостых 30–60 секунд, чтобы снизить температуру компрессора за счет циркуляции по ней масла и антифриза. В современных моторах этот момент учтен (есть автономный циркуляционный насос, работающий даже без зажигания), но лучше не рисковать и потратить лишнюю пару минут.

Главное о турбонаддуве

Турбонаддув — это система увеличения мощности двигателя за счет энергии выхлопных газов.

Работа основана на повышении плотности воздуха в цилиндрах с соответствующим увеличением подачи топлива.

Основные компоненты: турбокомпрессор, интеркулер и элементы управления (клапаны и т.д.).

Существуют разные виды турбонаддува: от классических до электрических и комбинированных.

Турбонаддув повышает эффективность двигателя, но усложняет его конструкцию и стоимость.

Ресурс турбины зависит от качества обслуживания и условий работы, но в среднем составляет 150–250 тыс. км.

Ключевые условия сохранения ресурса системы наддува — качественное масло и топливо.

Авторы

Теги
Источник