В прошлых статьях мы с вами рассмотрели устройство механических нагнетателей воздуха в двигателе, которые дают существенный прирост мощности. В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип действия турбонаддува.
Рис 1 – Турбонаддув.
Турбонаддув – это один из видов нагнетания воздуха в цилиндры, использующий при этом энергию отработавших газов.
В настоящее время турбонаддув является одним из самых эффективных систем повышения мощности, используемых как на дизельных, так и на бензиновых двигателях. При использовании турбонаддува удается увеличить мощность двигателя, оставив без изменения его объем цилиндров и частоту вращения коленчатого вала.
Рассмотрим устройство и работу турбонаддува.
Рис 2 – Турбонаддув.
1 - Улитка компрессора. 2 - Гайка. 3 - Колесо компрессора. 4 - Упорный подшипник скольжения. 5 - Промежуточные втулки подшипников скольжения. 6 - Корпус. 7 - Стопорные кольца. 8 - Стяжной хомут. 9 - Улитка турбины. 10 - Уплотнительное кольцо со стороны турбины. 11 - Колесо турбины.
Сразу же после старта двигателя, выхлопные газы устремляются в выпускной коллектор и попадают на вход турбины, воздействуя на ее крыльчатку и приводя ее в движение.
Рис 3 – Турбонаддув схематично.
Крыльчатка турбины и крыльчатка компрессора жестко связаны между собой валом ротора. Поэтому одновреммено с движением крыльчатки турбины начинает вращаться и крыльчатка компрессора. Пока обороты двигателя малы, энергии отработавших газов не достаточно чтобы раскрутить крыльчатку турбины до требуемых оборотов. Поэтому вращение и крыльчатки компрессора на холостых оборотах происходит также в холостую, то есть она не создает никакого давления.
При нажатии на педаль газа, обороты двигателя возрастают, а с ними приток и скорость выхлопных газов, которые в свою очередь, воздействуя на крыльчатку турбины выводят ее на рабочие обороты 110 – 115 об/мин. При достижении требуемых оборотов крыльчатка компрессора начинает создавать давление, одновременно с этим происходит увеличение дозы топлива. В результате мы ощущаем резкий приток мощности двигателя, а вместе с ним и увеличение расхода топлива!
Вал ротора вращается на подшипниках скольжения. При запуске двигателя, масляный насос начинает качать масло, создавая давление в масляной системе. К подшипникам турбонаддува подводится масляный канал. Под воздействием давление в масляной системе, вал ротора начинает вращаться на масляном клине, то есть между ротором и корпусом турбонаддува находится масляная пленка, которая предотвращает физический контакт между валом ротора и корпусом.
В процессе сжатия воздух сильно разогревается, что ведет к уменьшению его плотности, следовательно, и количество воздуха подаваемого в цилиндры снижается. Для избежания этого негативного момента, в системе турбонаддува используют интеркуллер, в котором температура сжатого воздуха уменьшается, а плотность увеличивается. Понижение температуры воздуха происходит за счет жидкостного или воздушного охлаждения интеркуллера.
Рис 4 – Охлаждение системы турбонаддува.
Для регулировки давления наддува на турбонагнетателях используется перепускной клапан с пневматическим или электрическим управлением. Этот клапан регулирует поток отработавших газов, в случае высокого давления он перепускает часть газов на выход, минуя крыльчатку турбины. Работа клапана основана на сигналах датчика давления наддува.
В дополнение к перепускному клапану, для регулировки давления наддува может устанавливаться предохранительный клапан после выхода с турбокомпрессора, который защищает систему от резких скачков давления.