Турбокомпрессор двигателя, технические характеристики

Преимущество именно такого типа привода  в том, что он   использует энергию, которая в обычном двигателе просто выбрасывается из выхлопной трубы. А механические нагнетатели приводятся в движение от коленчатого вала, то есть отнимают мощность у двигателя. Как мы видим, турбокомпрессоры более эффективны, чем механические. Так, приблизительные оценки показывают, что турбонагнетатели забирают у двигателя всего лишь 1,5% мощности, а центробежные механические нагнетатели – 5% и более.

Вместе с тем,  турбонаддув позволяет получать весьма высокие литровые мощности – более 300 лошадиных сил с одного литра. Турбонагнетатель повышает мощность двигателя  на 40%. Удивляет то, что турбированные двигатели экономичнее. У двигателя внутреннего сгорания довольно низкое КПД, и обуславливается оно потерями на трение, и очень низкой тепловой эффективностью (много тепла теряется). Чем более увеличивается размер двигателя, тем более увеличиваются тепловые потери. Таким образом, предпочтительнее использовать небольшие турбированные моторы.

Нельзя не упомянуть о такой положительной характеристике, как более надежная работа наддувных моторов на высокогорьях, где обычным двигателям часто не хватает воздуха.

Глядя на вышеперечисленные преимущества, можно сделать вывод, что использование турбокомпрессоров весьма подходит для спортивных автомобилей, ибо они  позволяют добиться довольно высоких результатов, когда классические методы форсировки уже себя исчерпали. Стоит  упомянуть также  и о весовой составляющей. Очевидно, что маленький двигатель весит меньше большого, и это крайне важно для автоспорта (правда, именно там, их запрещают использовать).

Но, естественно, и у турбокомпрессоров есть свои технические несовершенства. Турбо-нагнетатели  обладают рядом отрицательных характеристик. Недостаток, наиболее бросающийся в глаза, – эффект «турбоямы», или, как его еще называют, «турболаг». Дело в том, что отсутствие механической связи между двигателем  и компрессором  приводит к несоответствию между производительностью компрессора, и  требуемой мощности, которую водитель задает педалью акселератора.  Получается это потому, что при снятии ноги с акселератора частота вращения турбокомпрессора понижается, и при повторном нажатии на педаль, двигатель не может сразу развить требуемую мощность, до тех пор, пока турбокомпрессор опять не выйдет на свою скорость.

Путей борьбы с этим несколько. Один вариант – это установка перепускных клапанов, которые позволяют контролировать давление наддува, и немного снизить отрицательный эффект турбо-задержки. Также иногда устанавливают особые клапаны-заслонки, которые во время отпускания акселератора закрывают вход и выход компрессора, таким образом, изолируя крыльчатки. Не имея сопротивления, они некоторое время вращаются по инерции с почти той же скоростью. Благодаря этому при следующем нажатии на педаль газа можно снизить запаздывание турбины.

А, вообще, самым большим техническим недостатком турбокомпрессоров считается невысокая эффективность его работы на малых оборотах двигателя. Правда в последнее время и эта проблема решается.  Например, ставятся турбины с переменной геометрией, устанавливают две и более турбины, которые работают параллельно. Это позволяют увеличить отдачу системы.

У турбокомпрессоров имеются те же недостатки, какие известны и у центробежных нагнетателей. Для достижения эффективной работы им нужно вращаться с довольно высокой скоростью,  большей, чем центрифуги. В дополнение к этому стоит упомянуть про высокий нагрев (около 1000 °С), сложности в отводе тепла, смазке, и пр. Соответственно, используемые материалы должны отвечать особым требованиям. Турбо-нагнетатель работает на повышенных температурах, и это сказываются не только на смазке его деталей, но также и на нагнетаемом воздухе.  Его охлаждение оказывается важным вопросом. Для более эффективного охлаждения интеркулер нужно рассчитывать и подбирать с особой тщательностью.

Как  в любом нагнетательном устройстве, турбо-нагнетателю необходим клапан, который бы спускал излишнее давление. А с турбиной дело обстоит  еще сложнее. Нужно следить не только за давлением наддува, но также и перепускать выхлопные газы, для того, чтобы понизить высокое давление в выпускном коллекторе, а также исключить слишком высокую скорость вращения ротора при высоких оборотах двигателя. Впрочем, в последнее время, начали появляться турбо-нагнетатели с электроуправляемыми перепускными клапанами. Благодаря подобным турбо-нагнетателям, настройку мотора можно вести более точно. Авто-производители хотят добиться высокой  экологичности и экономии топлива, а мастера по доводке моторов могут  чип–тюнингом, или заменой турбокомпрессора на более мощный тип, с точной настройкой, достигать высоких результатов по крутящему моменту и мощности.

Нельзя обойти вниманием  еще  одно устройство, которое должно увеличить срок службы подшипников турбокомпрессоров, поскольку они самый уязвимый элемент. Ведь после работы на высоких оборотах, турбине нужно «отдохнуть» на холостых оборотах. А когда турбина поработает так несколько минут, она остывает, и, при ее остановке, перегрева подшипников не возникает. Это устройство называют турботаймером, и оно позволяет, выключая зажигание, останавливать двигатель через небольшой промежуток времени, который можно запрограммировать, или он определяется автоматически, и зависит от температуры мотора. Без такого прибора «режим остывания» надо  обеспечивать самостоятельно.