Назначение турбокомпрессора

Чтобы в полной мере оценить роль турбины, напомним вкратце основной принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания дышит он всасывает воздух и топливо, и эта смесь в момент воспламенения создает энергию, преобразуемую во вращательное движение коленвала двигателя. Излишки, остающиеся после сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, выбрасываются в виде выхлопных газов. Весь цикл происходит за четыре такта работы поршней в цилиндрах.

Из вышесказанного следует главный вывод: автомобильный двигатель не может работать без воздуха! Для полного сгорания 1 литра бензина требуется не менее 14,8 литра воздуха. Обычный атмосферный двигатель втягивает порцию воздуха самостоятельно. Поршень, уходя вниз на такте всасывания, работает по принципу обычного медицинского шприца.

Для того, чтобы увеличить количество воздуха (а значит, подать в цилиндр больше горючей смеси), применяют подачу воздуха в цилиндр под давлением – наддув. Для этого используют либо механический компрессор (приводной нагнетатель), либо турбину (турбонаддув).

Механический компрессор (Super Charger, Kompressor) подает в цилиндры воздух под избыточным давлением, создаваемым двумя роторами, вращающимися в противоположных направлениях. Сам же механический компрессор приводится в движение коленвалом двигателя посредством ременного привода. Поэтому он начинает нагнетать воздух в цилиндры уже с холостых оборотов, и как следствие – нет эффекта турбоямы. Минус таких систем в том, что компрессор в силу законов физики не может быть раскручен до больших оборотов, а также забирает часть КПД на привод. Современные механические компрессоры не требуют подвода смазки, поэтому к качеству масла не категоричны.

При турбонаддуве в качестве источника механической энергии вращения компрессора используются отработавшие газы автомобиля, которые в обычном моторе „вылетают в трубу”. Газы раскручивают ротор турбины, расположенной на одном валу с центробежным компрессором. Последний сжимает воздух и подает его в двигатель. Такой нагнетатель называют турбокомпрессором.

Установка турбокомпрессора на двигатель внутреннего сгорания явилась революционным средством повышения его технического уровня.

Турбокомпрессор – это по своей сути воздушный насос. Горячие выхлопные газы, образующиеся при сгорании в цилиндрах топливной смеси, направляются из двигателя прямо на лопатки первого, „турбинного” колеса турбокомпрессора, заставляя его вращаться. Это колесо находится на одной оси со вторым, „компрессорным” колесом турбины. Оба колеса начинают вращаться с одинаковой скоростью. „Компрессорное” колесо своими лопатками всасывает наружный воздух и успевает его сжать перед тем как направить в цилиндры двигателя.

Стандартный турбокомпрессор имеет скорость вращения от 100 000 об/мин, а вообще это напрямую зависит от числа оборотов двигателя. Начинает работать турбокомпрессор уже с холостого хода.

Применение турбокомпрессора на двигателях внутреннего сгорания дает следующий выигрыш:

• Значительное, на 20-50%, увеличение эффективной мощности двигателя: после его установки 4-цилиндровый двигатель обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности.

• Уменьшение веса двигателя или увеличение удельной мощности.

• Уменьшение расхода топлива:
  • из-за улучшения рабочего процесса его сжигания;
  • за счет уменьшения его механических потерь;
  • из-за использования для тех же целей меньших двигателей.

• Уменьшение уровня шума двигателя и улучшение экологических характеристик двигателя из-за улучшения процесса сгорания топлива.

• Двигатель работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а, будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума.

• Турбокомпрессор играет роль своеобразного глушителя в системе выпуска.