Турбо - що це таке, автомобільні турбокомпресори, турбіна, газотурбінний нагнітач, купити,
Турбо - що це таке?
Газотурбінний нагнітач або просто "турбо" це така штука, яка використовує енергію вихлопних газів для нагнітання повітря або паливо-повітряної суміші в двигун. Принципова схема роботи турбіни приведена на наступне малюнку.
З малюнка видно, що турбіна складається з двох коліс, з'єднаних між собою валом, і корпусу. Вихлопні гази, виходячи з двигуна, розкручують турбінне колесо, а так як останнім жорстко пов'язано з компресорним колесом, то компресорне колесо теж отримує обертання. Саме це компресорне колесо і створює надлишковий тиск, що покращує наповнення циліндрів паливо-повітряною сумішшю і, відповідно, збільшує потужність двигуна. Начебто все просто, але на практиці все набагато складніше.
Турбінне колесо починає активно розкручуватися тільки після певного тиску у випускному колекторі. Тобто, їсте ви наприклад на своїй турбированной машині на третій передачі, тахометр показує 2300 об / хв. Тут ви раптом помічаєте, що на світлофорі, до якого метрів 100, починає блимати зелене світло. Раніше ви їздили на звичайному жигулі і тому в таких ситуаціях "здавалися": вимикали передачу і котилися потихеньку до вже почервонілого світлофора. Але тепер ви "зарядили" в тюнинговом ательє свою жигу турбіною і здаватися не мають наміру. Ви натискаєте крайню праву педаль до певної межі і очікуєте, що ваш суперкар зірве з місця і ви проскочите під ще миготливий зелений, але не тут то було. Ваш жігулятор не їде і взагалі не набирає обертів. Перша думка: ось сволочі, поставили мені турбіну, а вона не працює. І відразу після цих слів ваш болід зриває з місця і ви йдете в точку з широко розкритими очима і розвіваються за вітром вухами. Чому? А тому що турбіна при повністю відкритому дроселі (повне навантаження на двигун) починає "розкручуватися" після 2700 оборотів і це треба враховувати. Крім того, турбіні потрібен певний час, для того, щоб "раскутіться". Це час прийнято називати турбоями.
Отже, детальніше. Коли я говорив, що турбіна "розкручується", я мав на увазі не зовсім те. Турбінне колесо (ну і само собою компресорне) крутиться може і на більш низьких оборотах (аж до неодружених), але створювати тиск на вході у впускний колектор може тільки за певних оборотах крильчатки. А обороти крильчатки залежать від тиску вихлопних газів. Чим більше тиск вихлопних газів, тим більше обертів крильчатки. Тому при певному тиску газів обертів компресорного колеса досягають порогової величини, при якій турбіна починає створювати додатковий тиск. За рахунок цього в двигун потрапляє більша кількість суміші, що тягне за собою більший тиск вихлопних газів. Це більший тиск, в свою чергу, ще більше розкручує турбінне колесо, компресорне колесо створює ще більший тиск на вході в двигун і так далі до тих пір, поки ваш двигун не вибухне :) Ну на рахунок "вибухне", це так, для залякування . Насправді паливо-повітряна суміш почне детонувати при певному рівні тиску, створюваного турбіною. А це, як відомо, ні до чого доброго не приводить і загрожує перегрівом двигуна, поломкою поршневих кілець, плавленням самих поршнів і багатьом іншим неприємностей. Тому максимальний тиск, що створюється турбіною, обмежується. Для цієї мети служить перепускний клапан. Він пускає вихлопні гази, що йдуть з двигуна, в обхід турбінного колеса, і таким чином не дає турбінному колесу далі збільшувати швидкість обертання і підвищувати тиск наддуву.
Пропускний клапан приводиться в рух за допомогою пневмопривода, який представляє собою корпус, усередині якого розміщена мембрана зі штоком, і пружина. На мембрану з одного боку діє сила притиснення пружини, з іншого - тиск, що розвивається турбіною. Пневмопривод бере тиск повітря у впускному колекторі двигуна. Для цього корпус пневмопривода з'єднаний з колектором патрубком. При тиску наддуву нижче критичного, тиску, яке діє на мембрану, не вистачає для того, щоб віджати пружину, перемістити шток приводу перепускного клапана і відкрити клапан. Як тільки турбіна розвиває близьке до критичного тиск пружина під його вплив стискається, шток переміщається і перепускний клапан починає відкриватися. Відкриття буде відбувається до тих пір, поки тиск у впускному колекторі не перестане рости.
Тепер на рахунок турбоями і тиску випуску. Тиск випуску залежить не тільки від того, на яких оборотах працює двигун, але і від того наскільки велика нагрузка на двигун (простіше кажучи на скільки відкриті дросельні заслінки). Іншими словами, якщо ви їсте на другій передачі на 3000 об / хв, то тиск вихлопних газів не дуже велике, такого ж тиску можна добится і на 1000 об / хв повністю натиснувши педаль акселератора. Приклад умовний, але допомагає зрозуміти сутність питання. Коли ми їхали на 3000 оборотах педаль була злегка "притоплена" і кількість повітря, що проходить через карбюратор було відносно мало, коли ж ми вирішили прискоритися з 1000 оборотів ми повністю відкрили дросельні заслінки і тим самим збільшили кількість паливо-повітряної суміші, що надходить у двигун. У першому випадку в двигун надходило мало суміші але часто (через високі оборотів), а в другому багато, але рідше.
Вся ця інформація на перший погляд може здатися непотрібною або навіть ізлішнішней, але розуміння цього факту дозволить легко пояснити сутність турбоями. Коли ми їдемо на 3000 об / хв тиску вихлопних газів не вистачає для того, щоб розкрутити турбіну (хоча при розгоні турбіна починає розкручуватися, наприклад, після 2500 об / хв). Якщо ж нам раптом захочеться різко прискоритися, то нам доведеться "почекати", коли турбіна ракрутітся і почне давати необхідний тиск. Це час затримки з моменту відкриття дросельних заслінок до моменту подачі турбіною тиску і називається турбоями. Однак турбояма має місце не тільки в наведеному вище випадку, вона має місце і при звичайному розгоні машини з мінімальних оборотів, однак тільки в вище наведеному прикладі можна відчути затримку. Через цю турбоями чимало народу розбило своїх залізних коней. Класична ситуація: ви проходите поворот на задньопривідний машині з включеною передачею і гальмуєте двигуном, ви успішно увійшли в поворот і на виході з нього додаєте газ для розгону. Так ось, натиснули ви трохи на педаль, а відгуку практично ніякого, ви натискаєте ще більше ... і через секунду ви вже в кюветі. Чому? Тому що коли ви злегка додали газ і не відчули "віддачі" ви потрапили в турбояму, потрібно було тільки почекати трохи і турбіна підхопила б. Але немає, ви втиснули педаль ще більше і турбіна підхопила вже так, що колеса зірвало в юз, вас закрутило і ... ну я вже говорив. Результати можуть бути дуже сумними, наприклад такими:
Думаєте проблеми на цьому закінчилися? Ні, є ще одна. Вона виникає при гальмуванні двигуном. Ви розганяєте машину, досягаєте, наприклад, 5000 об / хв і з якихось причин сбрасибаете газ і гальмуєте двигуном. Складно уявити, що при цьому твориться з турбіною і карбюратором (інжектором). Коли ви почали гальмування двигуном ви закрили дросельні заслінки. В результаті цього тиск випуску різко знизилося, турбінне колесо втратило обороти, тиск, що створюється турбіною пропало. "Ну і що такого ..." - запитаєте ви - "... причому тут карбюратор і турбіна, що з ними може трапитися?" Але насправді речі йдуть набагато гірше, ніж можна подумати. Потрібно врахувати, що турбіна не може миттєво знизити обороти тільки через те, що тиск випуску впало. Тут вирішальну роль грає інерція. Ви уявляєте, що потрібно зробити для того, щоб зупинити крильчатку, врашающуюся на 100000 об / хв? Вона хоч і має маленький момент інерції, але за рахунок високих обертів володіє високою якістю кінетичної енергії. Якщо занунуть у впускний дифузор турбіни пару лимонів, то лимонад не змусить себе довго чекати :)
А тепер серйозно. При гальмуванні двигуном дроселі закриті, тиск вихлопних газів мало, але турбіна по інерції продовжує обертатися і створювати тиск, але повітрю нікуди йти, так як дроселі закриті. У таких випадках тиск може перевищувати номінальне раз отак в п'ять. Ви уявляєте що це таке? Припустимо, тиск створюване турбіною 1,4 атмосфери, помноживши його на 5 отримуємо 7 атмосфер. З таким тиском жарти погані. Якщо навіть карбюратора нічого не буде, що малоймовірно, то турбіна через такого тиску різко зупиниться і такий стан речей негативно позначиться на її довговічності.
Для вирішення такої проблеми на турбовані мотори встановлюють розвантажувальний клапан, який, при різкому закритті дроселів, поступово розвантажує систему, нацьковуючи надлишковий тиск в атмосферу. Чому поступово? Тому що якщо розвантажити миттєво, то тиск у впускному тракті пропаде і при повторному натисканні на педаль акселератора доведеться деякий час сидіти в турбоями. А при поступовому стравлюванні тиск у впускному тракті підтримується практично постійне і коли ви натискаєте на педаль акселератора вам не потрібно чекати, поки турбіна раскутітся і дасть тиск, воно вже є. А до того часу, коли воно пропаде, розкрутиться турбіна. Таким чином, в режимі розгону-гальмування не тільки запобігається псування елементів впускного тракту, а й забезпечується відсутність турбоям.
Ось ще важлива частина інформації. Іноді люди думають, що чим холодніше повітря, тим більше його потрапляє в циліндри, так як щільність його менше, ніж у теплого. Все це так, але при температурі повітря нижче певної межі смесеобразование (тобто випаровування бензину в повітрі) відбувається не дуже якісно. Бензин не випаровується повністю, частина його знаходиться в краплинному стані, а це в свою чергу перешкоджає якісному займання суміші і як результат маємо зниження потужності. Ось чому в заводській інструкції класики пишуть про те, що: "... якщо середня температура сезону нижче +15 градусів Цельсія, поверніть ручку заслінки в положення" НОТ "...". Мається на увазі заслінка терморегулятора на повітряному фільтрі.
Іноді люди хочуть в зв'язку з вищезазначеним помилкою встановити на свій Жигуль інтеркулер (він же проміжний охолоджувач). Так ось про нього детальніше. Интеркулер встановлюється тільки на машини, оснашенние наддувом, і робиться це для того, щоб охолоджувати розігрітий турбіною до 80-100 градусів повітря до практично атмосферної температури. Ось тут можна сміливо говорити про те, що в циліндри потрапляє більше повітря, в порівнянні з ситуацією без інтеркулера. Интеркулер встановлюється, як ви вже встигли зрозуміти, між турбіною і карбюратором (інжектором) і являє собою радіатор, в якому повітря з турбіни охолоджується атмосферним повітрям. Щоб довго не пояснювати, наведу дуже наочні малюнки. На першому зображено місцезнаходження інтеркулера, а на другому показана схема його роботи.