Турбокомпрессор: будущее за форсированными моторами

Друзья, мы живём в век турбомоторов, и это бесспорный факт. «Атмосферники» на сегодняшний день стали историей, уступив место под солнцем маленьким, но мощным форсированным двигателям, и турбокомпрессор это тот ключевой элемент, благодаря которому их существование стало возможным. Ещё вчера они были экзотикой, а сегодня… Одним словом, особенности модных силовых агрегатов знать просто необходимо, ведь Вы хотите идти в ногу со временем?

Изобретение, опередившее время

На первый взгляд, может создаться впечатление, что турбокомпрессор это изобретение молодое, но оказывается его история уходит корнями в ХIХ век.

На заре автомобилестроения инженеры уже поняли, что повысить мощность двигателя можно за счёт увеличения объёма воздуха, поступающего в его камеры сгорания. Работы в этом направлении велись достаточно активные, и в 1911 году на систему наддува даже был выдан патент.

Но данная дата не стала отправной точкой для турбин в автомобилестроении, эти механизмы в силу своей технологической сложности стали использоваться в первую очередь в кораблестроении и авиации.

Нужно сказать, что компрессоры и по сей день незаменимы в тяжёлом машиностроении, для примера приведём турбокомпрессор тк 34, используемый в железнодорожных локомотивах.

Некоторые компании заложили основы своего успеха в те годы. Фирма garrett, турбокомпрессоры которой известны во всём мире, начинали именно с самолётов.

До массового производства для наших четырёхколёсных друзей эти устройства добрались лишь в 60-х  годах, и их дебют стал не самым успешным. Первыми рискнули попробовать турбокомпрессоры на серийных авто американцы, но появление системы на бензиновых моторах оказалось неудачным – двигатели быстро выходили из строя.

Прошёл ещё десяток лет, прежде чем турбины вновь появились на горизонте. В этот раз технология выстрелила — Mercedes-Benz 300SD 1978 года получил турбодизель, который оказался настолько хорош, что, по сути, дал старт турбоэре в массовом автомобилестроении.

Компрессор: сложности внедрения

Чтобы понять, почему форсированные двигатели более полувека были экзотикой для гражданских машин, нужно вникнуть в принцип работы турбокомпрессора.

Работа классической турбины, именуемой также турбонагнетателем или газотурбинным нагнетателем, основана на использовании энергии выхлопных газов. С одной стороны всё гениально – продукт сгорания топливно-воздушной смеси, не пропадает зря, под его давлением раскручиваются лопасти крыльчатки, которая осью связана с другой такой же. Она, вращаясь, нагнетает чистый забортный воздух в цилиндры мотора.

Но тут кроется проблема. Дело в том, что температура выхлопа бензиновых двигателей может достигать 1000 градусов, и создать надёжный механизм, постоянно функционирующий в таких экстремальных условиях очень сложно.

У дизелей ситуация проще – температура в их случае колеблется в пределах 500-600 градусов, поэтому первые успешные экземпляры турбонаддува для массового потребителя реализовали именно на этих типах двигателей.

Что в середине?

На самом деле турбокомпрессор это не такой простой механизм, как может показаться, хотя и замысловатым его тоже не назовёшь. Давайте более детально рассмотрим устройство турбокомпрессора. Среднестатистический агрегат состоит из таких основных элементов:

• турбина;
• центробежный компрессор;
• вал;
• перепускной клапан;
• корпус.

Алгоритм работы таков. Выхлопные газ, вырвавшись и выпускной системы двигателя, по каналам, имеющимся в корпусе компрессора, попадают к турбине, раскручивая её. Обороты механизма могут достигать невероятных значений – до 250 000 в минуту.

Турбина, в свою очередь, через вал передаёт вращение в другую часть корпуса, где находится центробежный компрессор. Он то и нагнетает воздух, засасывающийся по своим каналам, во впускную систему мотора.

В качестве регулирующего элемента выступает перепускной клапан – он управляет давлением наддува и находится под контролем системы управления двигателем.

Минусы турбонаддува

Турбокомпрессор это механизм, делающий двигатели внутреннего сгорания мощнее, но за все преимущества приходится платить, и у него имеются свои недостатки. Основной – турбояма. Данное явление характерно тем, что при резком увеличении оборотов мотора, турбина не может так же быстро раскрутится, из-за чего возникает некоторая задержка роста мощности.

Конструкторы давно борются с этой проблемой. Среди наиболее эффективных методов можно выделить турбину с изменяемой геометрией, применение лёгких материалов и специальных подшипников, снижающих трение.

На этом, уважаемые читатели, разрешите закончить сегодняшнюю статью. Подписывайтесь на рассылку, и в скором времени Вы станете настоящими экспертами автодела!