Как работает турбина

Идея повышения удельной мощности двигателя столь же стара, как и он сам. Наддув стал одним из наиболее технически оправданных способов ее реализации. Он позволяет увеличить объем рабочей смеси, подаваемой в цилиндры, сохраняя пропорции воздуха и топлива. Это достигается путем сжатия воздуха, что, собственно, и делает турбина.До сих пор самым распространенным механическим компрессором является механический объемный роторно-шестеренчатый Roots, с приводом от коленвала двигателя, названный так в честь братьев-изобретателей. Им оснащались еще довоенные спортивные и представительские автомобили, самые известные из которых — Mercedes 540К и 770. Ныне используются преимущественно турбокомпрессоры.

Это изобретение принадлежит швейцарскому инженеру Бюши и датируется 1905 годом. Турбокомпрессор состоит из собственно турбины, которая располагается в выпускном коллекторе, и связанного с ней одним валом воздушного насоса. Последний находится во впускном коллекторе. Турбина раскручивается за счет давления выхлопных газов, и одновременно вращается центробежный воздушный насос. Он закачивает воздух в цилиндры под давлением, которое, в зависимости от типа компрессора, поддерживается в пределах 0,4 атм или 1 и более атмосфер. Установленный за турбиной регулятор давления поддерживает его на постоянном уровне, избыточное сбрасывается через специальный клапан. Производительность турбины находится в прямо пропорциональной зависимости от величины оборотов двигателя.

Как работает турбина

Недостаток турбокомпрессора — его инерционность. При резкой подаче топлива турбина не успевает раскручиваться вслед за мотором, смесь обогащается, и возникают провалы при малых оборотах двигателя, так называемые «турбоямы». Уменьшение массы роторов значительно сокращает время срабатывания, и поэтому сегодня производители часто применяют керамические материалы. Помимо меньшего веса они обладают большей температурной устойчивостью.

Для выравнивания характеристик крутящего момента иногда применяют два небольших компрессора, каждый из которых обладает меньшей инерционностью и лучше откликается на нажатие педали акселератора. Иногда для этой же цели последовательно устанавливают турбокомпрессоры низкого и высокого давления.

Сжатый воздух, естественно, нагревается и расширяется, а потому имеет более низкую, чем холодный, плотность и содержит меньше кислорода. Для его охлаждения перед воздухозаборником устанавливают дополнительный радиатор — intercooler. Моторы, оснащенные турбокомпрессором, имеют пониженную степень сжатия, как правило, не превышающую 8,5. Это связано с тем, что поступающий воздух уже предварительно сжат, а реальное давление смеси в конце такта сжатия может превысить допустимое, что приведет к детонации в работе и сокращению срока службы двигателя.

Турбокомпрессоры сложны в производстве и эксплуатации. Ввиду высокой частоты вращения — 80-180 тыс. оборотов в минуту — повышенные требования предъявляются к точности изготовления деталей, к их материалам и смазке. Чувствительность турбины к смазочным материалам заставляет применять только «синтетику», имеющую наиболее стабильные характеристики вязкости.

Владельцы «турбо» должны помнить, что «сухое» вращение сокращает срок жизни агрегата — это когда мотор резко заглушен, давление масла упало, а турбина продолжает вращаться. Поэтому на автомобилях с турбиной рекомендуется дать двигателю поработать минуту-другую на холостом ходу, чтобы обороты турбины упали и она немного остыла. Срок службы турбин оценивается в среднем в 100 тыс. км. Ремонт этого узла очень сложен и дорог и, увы, чаще всего невозможен. Цена же новой турбины, в зависимости от марки и модели автомобиля, начинается от $1000.

Автопилот

№10, 2001

Метки: 540К intercooler Mercedes-Benz Roots турбина Турбокомпрессор

Похожие

Яндекс.Метрика