Принцип роботи турбонаддува

1. Навіщо потрібен наддув
2. Технології турбонаддува вчора і сьогодні
3. Проблеми турбонаддува в бензиновому двигуні
4. Дизель і турбонаддув

Наши партнеры ArtmMisto

Вище, далі, сильніше, швидше ... Більше ста років винахідники і раціоналізатори намагаються приручити двигун внутрішнього згоряння і отримати від нього максимальну потужність при мінімальній витраті палива. Власне, все це, тих же сто років тому, запропонував електродвигун, але йому довелося посунутися. Проте, одним з найпродуктивніших винаходів для збільшення крутного моменту ДВС залишається турбонаддув. Про його конструкції всерйоз замислювалися ще Рудольф Дизель разом з Готтліб Даймлер, але в кінці 19 століття не знайшлося ні сил, ні можливості на реалізацію цієї ідеї.

зміст:

1. Навіщо потрібен наддув
2. Технології турбонаддува вчора і сьогодні
3. Проблеми турбонаддува в бензиновому двигуні
4. Дизель і турбонаддув

Навіщо потрібен наддув

Якщо не надто заглиблюватися в історію, то вже до 1905 року потужність двигунів внутрішнього згоряння впритул підбиралася до сотні кінських сил. Як наслідок, росли обсяги моторів, розміри автомобільних шасі, але найстрашнішим ворогом швидкості був вага. Важкий двигун на важкому шасі з'їдав сам себе. Чим могутніше був мотор, тим більше був його обсяг, а отже, і вага, і витрата палива. Тому-то і виникла необхідність в пристрої, який зміг би підняти потужність без приросту ваги і збільшення витрати палива. А це позитивно позначилося б на швидкісних показниках автомобіля, до чого тоді в основному і прагнули.

Було придумано маса всяких пристроїв, серед яких були й абсурдні конструкції, але одна ідея все-таки отримала втілення і була підкріплена патентом «1006907 October 1911 Buсhi». Вона належала швейцарському інженеру Альфреду Бьюхі і була проста, як пісня альпійського пастуха. Полягала вона в наступному: двигун внутрішнього згоряння є насос, який самостійно всмоктує робочу суміш в камеру згоряння. тільки відбувається це страшно неефективно, тому що на шляху у повітря встає маса перешкод - повітряні фільтри, кожухи, різкі повороти впускних колекторів і остие грані не аеродинамічних впускних клапанів. Не кажучи вже про неточності з'єднань і паразитних завихреннях у впускному тракті. Для того щоб повітря в дизелі, а в бензиновому моторі, суміші, помістилося якнайбільше, необхідно створити додатковий тиск. Так з'явиться можливість підвищити ефективність енергії вибуху в камері згоряння. Все це дозволяло винахід Бьюхі, яке сьогодні називають турбонаддувом.

Технології турбонаддува вчора і сьогодні

На початку ХХ століття технології просто не дозволяли виготовити настільки точний і продуктивний прилад, який забезпечував би гідний приріст потужності, та й сам двигун не був готовий до такого оновлення. Середній ресурс мотора тоді був на рівні 20 тисяч км, тому ні про які додаткові примочки мови бути не могло. Наддувши почав з'являтися тільки в 30-і роки на найдорожчих автомобілях, і то, як експеримент. Принцип роботи турбонаддува з тих пір не змінився. Це звичайний відцентровий насос з таким алгоритмом роботи: турбіна приводиться в рух вихлопними газами, а на одній осі з приводний турбіною варто нагнетательная. Вона і нагнітає в камеру згоряння повітря під високим тиском. Згодом конструкція стала обростати новими подробицями, але в загальних рисах, нагнітач складається з:

Клапан просто необхідний, тому що без нього можуть виникнути неконтрольовані процеси в двигуні, схожі за ефектом з детонацією. Чим більше вихлопних газів проходить через провідну турбіну, тим швидше вона обертається, і тим сильніше тиск в камері згоряння. Нескінченно так тривати не може, тому потік вихлопних газів необхідно контролювати. Для цього і встановлений обмежувальний клапан.

А одним з перших автомобілів, на які встановлювали турбонаддув був Oldsmobile Jetfire. Ось цей красень.

Проблеми турбонаддува в бензиновому двигуні

125% приросту потужності. Цю цифру заявили ще тоді, коли відчули перший турбонаддув на початку століття. ККД наддутого двигунів продовжує зростати, оскільки застосовуються нові матеріали для підшипників турбіни, що знижують її вагу і зменшують опір кочення. Це дає можливість витрачати на обертання турбіни ще менша кількість енергії, менше палива і отримувати вище ККД.

Тільки є у бензинового двигуна з турбіною один нюанс - турбояма. Це означає, що до певних оборотів турбіна обертається майже вхолосту, а після 3-3,5 тисяч починає працювати все активніше, підхоплює динамічніше, і чим вище будуть обороти мотора, тим вище його ККД. Перехід відбувається не занадто м'яко, тому турбіни до 60-х років ставили тільки на спортивні машини. Водій явно був орієнтований на спортивний стиль водіння і був готовий до такого повороту подій. Зараз з цим борються, встановлюючи дві турбіни різних розмірів або дві однакових, тоді таку систему називають битурбо.

Дизель і турбонаддув

Дизельні мотори просто створені для турбонаддува з двох причин як мінімум:
температура вихлопних газів набагато нижче, ніж у бензинових;
ступінь стиснення у дизельного двигуна набагато вище, ніж у бензинового, тому турбіна працює ефективніше.
Крім того, практично всі експерименти над турбінами проводяться саме на дизельних двигунах, тому що температура прогріву турбіни менше, а це значить, що матеріали, які застосовуються для виготовлення турбіни, можуть бути простіше, ніж для бензинової. Практично всі нововведення, такі, як турбіна із змінною геометрією, були випробувані саме на дизельних серійних двигунах.

Турбіна має світле майбутнє і їй ще є куди розвиватися. Вона недостатньо надійна, а мотори з турбонаддувом, хоч і мають високий ККД, розплачуються підвищеною витратою палива. Для спортивних автомобілів поки альтернативи немає. Тільки турбіна може дати такий приріст потужності і таке збільшення крутного моменту. Вчасно прохолоджуйте свої турбіни, не перевищуйте тиску, і вдалих всім доріг!

Читайте також Ремонт паливного насоса високого тиску дизельного двигуна

Читайте також: