Про турбину...

[Daemon]

Что же такое "турбо"?

Источник - Reliable soft

В последнее время огромное распространение на массовых автомобилях приобрел газотурбинный наддув, о наличии которого легко догадаться по характерному свистящему звуку при работе двигателя, а также по шильдику "turbo" на крышке багажника.

[Daemon]

Что же такое "турбо"?

У механического компрессора уйма достоинств и один крупный недостаток - отбор мощности у двигателя, снижающий его КПД. Радикальное "лекарство" от этого предложили в 10-х годах прошлого века авиаторы: вращать компрессор не силами мотора, а использовать кинетическую энергию выхлопных газов. То есть поместить в выпускном коллекторе миниатюрную газовую турбину, а на ее выходном валу - центробежный компрессор (остальные не годятся - слишком высока частота вращения, не волновой же редуктор туда помещать...).

Но путь от идеи до ее воплощения занял десятилетия, - не было материалов для изготовления турбинных лопаток. Лишь перед началом Второй мировой войны на истребителях появились работоспособные турбонагнетатели. Затем пришла пора дизельных грузовиков (выхлопные газы дизельных моторов имеют меньшую температуру, что облегчает проблему поиска материалов для турбины). До серийных легковых автомобилей высокие технологии добрались, только к началу 70-х ("BMW-2002 turbo").

А в 90-е годы пошла волна всеобщей "турбизации" легковых автомобилей. Технологический барьер к этому времени был преодолен, а требуемая точность изготовления деталей турбонагнетателей намного ниже, чем у "рутсов". Осталось лишь преодолеть главный недостаток турбонаддува - "турбояму".

Суть этого пренеприятного явления в следующем: отсутствие жесткой связи между коленвалом и нагнетателем диктует инерционность срабатывания турбины. Давишь на педаль, "а в ответ тишина", и только спустя секунду турбина дает о себе знать мощным "подхватом". Есть различные методы борьбы с этой "заразой": установка вместо одной большой турбины двух маленьких (схема bi-turbo), что уменьшает инерцию турбины, либо последовательная установка большой и маленькой турбин (одна срабатывает на "середине", другая - на "верхах"), именуемая twin-turbo.

Оба решения применяются и поныне: первое - на крупнолитражных моторах, особенно V-образных (по турбине на каждый ряд), второе - там, где стоимость не имеет принципиального значения (например, на спорткарах). А в последние годы практически все турбины оснащены изменяемым углом установки лопаток, что позволяет лучше приспосабливать узел к работе на разных режимах.

Результат? На нынешних турбомоторах "задумчивость" турбины сведена к минимуму, при сохранении всех плюсов - высокого КПД мотора (а значит, и его экономичности) и повышенной литровой мощности. Отдельные тюнингеры даже для ВАЗов предлагают турбины (приблизительно по $1300).

Правда, в последнем случае турбина будет не самая навороченная, и "турбояма" здесь неизбежна. К тому же поднять мощность мотора до 90 л.с. (а именно до таких пределов имеет смысл (с этим можно не согласиться) "наддувать" мотор, не слишком жертвуя ресурсом) можно и традиционной форсировкой. Но не всякий решится кромсать новенький движок, да и форсировка по оборотам неизбежно влечет серьезное ухудшение экономичности, хотя бы по причине перекрытия фаз впуска и выпуска.

У "турбо" же - приличные результаты при отсутствии "трепанации" силового агрегата, а расход топлива возрастает незначительно. Увы, "ВАЗ-турбо" пока слишком капризны из-за недостаточной технической отлаженное такого тюнинга..

[Daemon]

Схема работы турбокомпрессора
1 - колесо турбины
2 - подшипники ротора
3 - колесо компрессора
4 - перепускной клапан

[Daemon]

Турбокомпрессор с изменяемым проходным сечением корпуса турбины
1 - поворотные лопатки
2 - колесо турбины

[Daemon]

Но установка собственно турбонагнетателя - полдела даже в том случае, если его характеристика идеально подходит для вашего мотора. Необходим также интеркулер (intercooler), охладитель надуваемого воздуха, повышающий плотность заряда, а следовательно, и мощность, - нагретый компрессором воздух слишком разрежен, чтобы обеспечить эффективное сгорание топлива. И чем мощнее охладитель, тем лучше.

Проще тем, кто решился выложить 4-5 тысяч долларов за турбирование иномарочного "атмосферного" мотора, особенно японского. Здесь и выбор достаточно широк, и tuning-kit включает в себя все необходимые "примочки" - от шлангов до интеркулера. Кроме того, различные комплекты позволяют достичь впечатляющих результатов. Так, 1,6-литровый мотор "Honda VTEC" реально "разогнать" со 160 до 280 сил! Решившись на турбирование, следует помнить о повышении реальной степени сжатия (соответственно, о переходе на более высокооктановый бензин) и об ожесточившемся тепловом режиме мотора. Тут стоит подумать о радиаторе и вентиляторе увеличенной производительности, и конечно же, о переходе на более качественное масло. И не дай бог забыть вовремя его сменить, - отложения мгновенно забьют смазочные каналы нагнетателя, более чем требовательного к качеству смазки (частота вращения турбины зачастую превышает 20000 об/мин!), и испортят турбокомпрессор.

Тот же эффект будет, если на полном ходу вы влетите в глубокую лужу и холодная вода попадет на раскаленный корпус нагнетателя. Так что турбина - не для любителей поднимать фонтаны колесами.

О жестком тепловом режиме следует помнить и тем, кто решился тюнинговать стандартный турбомотор. Да-да, если даже наддув установлен на заводе, резервов для форсировки еще предостаточно. Не обязательно менять весь агрегат в сборе на более производительный. Стоимость таких переделок измеряется тысячами долларов, что может быть реально лишь для немногих фанатов, решившихся на "Lancer Evo" обогнать истребитель.

Серьезного эффекта можно добиться и с помощью интенсификации производства горючей смеси стандартной турбиной. И дело даже не в установке более мощного интеркулера, хотя и он вещь нелишняя при тюнинге. Главное здесь- управление турбомотором.

Рассматривая рекламные проспекты чип-тюнингеров, вы заметите, что на турбированных моторах эффект от "лоботомии" намного выше, чем на "атмосферных" движках. Все дело в том, что параллельно с доработками программы управления впрыском изменяется и такой параметр, как давление срабатывания перепускного клапана (а зачастую меняется и сам клапан). Более продвинутые тюнингеры предпочитают "играть" максимальным давлением турбины самостоятельно при помощи буст-контроллера.

Как ни странно, эта электронная система (стоимостью около $650) стоит намного дешевле чип-тюнинга, будучи более эффективной с точки зрения "приспосабливаемости" машины к водителю. Судите сами: установка буст-контроллера позволяет оперативно выставить оптимальное давление для каждой передачи прямо с водительского места. Нужен "пушечный старт" от светофора?

Пожалуйста, выставляем по две атмосферы (вместо "заводских" полутора) на первых двух передачах, оставив остальные режимы неизменными, чтобы не гробить зря мотор. Предстоит поездка за город, длинная трасса с постоянными обгонами? Добавим давление на четвертой-пятой. И все - не вылезая из-за руля, в течение минуты.

Но если установка буст-контроллера - дело вкуса и привычек, то еще одно устройство следует установить каждому, кто ездит на турбированной машине. Я говорю про турбо-таймер - электронную систему, дающую мотору после поездки поработать на холостых оборотах, чтобы остыла турбина.

В противном случае из-за перепада температур лопатки турбины могут просто лопнуть, а сидеть в машине и ждать три минуты, пока "успокоится" турбина, не всегда возможно. Турбо-таймер, кстати, не такой уж и дорогой. Так, узел от "HKS" для "Subaru Impreza Turbo" стоит всего $150, но позволяет сберечь раскалившийся докрасна агрегат, чей ресурс зачастую выше срока службы самого двигателя.

Схема двухступенчатого турбонаддува
1 - турбокомпрессор первой ступени
2 - промежуточный охладитель воздуха
3 - турбокомпрессор второй ступени
4 - охладитель воздуха