Благодаря турбонаддуву автомобили стали мощнее, несмотря на меньшие размеры двигателей. Но как это происходит?
Турбокомпрессоры существуют уже довольно давно. Хотите верьте, хотите нет, но компания General Motors первой представила турбокомпрессоры для своих автомобилей в 1962 году на модели Oldsmobile Turbo Jetfire. Турбокомпрессоры добавляют тонны мощности, не требуя большего двигателя, и работают на тех же выхлопных газах, которые уже производит ваш автомобиль
Турбонаддув – это блестящее достижение инженерной мысли, которое быстро распространилось в автомобильной промышленности. Вначале они были редким усовершенствованием, предназначенным для элитных и спортивных автомобилей, а теперь стали повсеместным дополнением, повышающим эффективность
Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как работают турбокомпрессоры
Почему в современных автомобилях используются турбокомпрессоры
Турбокомпрессоры появились еще в 1905 году, когда Альфред Бучи получил патент на ранний турбокомпрессор. Удивительно, что технология насчитывает более века, особенно если учесть, какой бум турбокомпрессоры переживают сейчас
Интересно, что ранние турбокомпрессоры были разработаны с учетом характеристик самолета. Двигатели внутреннего сгорания используют воздух и топливо, воспламеняющиеся в камере сгорания двигателя, расположенной внизу на поршне, что позволяет двигателю вырабатывать мощность
До появления турбин единственным способом увеличения мощности двигателя было увеличение рабочего объема. Делая камеру сгорания физически больше и расширяя весь двигатель, или добавляя больше цилиндров, производители двигателей могли сжигать больше топлива и воздуха, тем самым увеличивая мощность двигателя. Именно поэтому знаменитая поговорка ‘нет замены водоизмещению’ стала основной в автомобильном мире
Но есть более эффективный способ увеличить мощность без увеличения рабочего объема: турбокомпрессоры. Эти устройства позволяют двигателю генерировать большую мощность без физического увеличения рабочего объема, доказывая, что замена рабочему объему абсолютно возможна
Лучшие высокопроизводительные электромобили также доказывают, что эта поговорка неверна. Одним из примеров является сверхбыстрый Lucid Air, который быстрее классических мускул-каров V8, работая на электронах
Что такое турбо?
Проще говоря, турбокомпрессор – это воздушный компрессор, работающий от выхлопных газов двигателя. Этот компрессор позволяет двигателю всасывать больше воздуха, что позволяет двигателю помещать больше топлива в камеру сгорания без увеличения рабочего объема. В случае с самолетами турбокомпрессоры являются очень удобным применением
По мере подъема самолета воздух становится менее плотным, поэтому на больших высотах один и тот же двигатель будет развивать меньшую мощность, чем на уровне моря. Это огромная проблема, но турбокомпрессоры обеспечивают отличное решение
Турбокомпрессоры, установленные на авиационных двигателях, позволяют нагнетать в двигатель больше воздуха, чем это обычно возможно на больших высотах, решая проблему потери мощности во время полета. Как и авиационные двигатели с естественным всасыванием (АН), автомобили с АН также страдают от потери производительности на больших высотах по сравнению с двигателями с турбонаддувом
Как работают турбокомпрессоры?
Турбокомпрессоры – это воздушные компрессоры, поэтому, как следует из названия, турбокомпрессор выполняет одну работу: сжимает воздух и подает его в двигатель. Способ выполнения этой задачи относительно прост. Двигатель производит выхлопные газы в результате сгорания, которое приводит автомобиль в движение, а турбокомпрессоры используют это сгорание для приведения в действие турбины, что в конечном итоге приводит к сжатию воздуха, подаваемого в двигатель
Самое замечательное в турбокомпрессоре то, что он перерабатывает выхлопные газы для питания компрессорного механизма. Турбины делятся на две половины: горячую, контактирующую с выхлопными газами, и холодную
Это означает, что одна из половин (горячая) соединена с выпускным коллектором. Когда горячий воздух вытесняется из двигателя, он вращает турбину, расположенную в горячей половине турбокомпрессора, которая, в свою очередь, вращает вентилятор компрессора, расположенный в холодной части турбокомпрессора
Эти два вращающихся элемента соединены через вал, который позволяет турбине горячей половины турбокомпрессора вращать компрессор холодной половины, когда выхлопные газы устремляются внутрь. Когда этот процесс происходит, горячая сторона турбокомпрессора начинает раскаляться докрасна, вот почему часто можно увидеть турбокомпрессоры, у которых одна сторона ржавая, а другая девственно чистая
Это происходит из-за экстремальных температур, которые горячая часть турбокомпрессора испытывает от выхлопных газов. Выхлопные газы позволяют компрессору холодной стороны вращаться и всасывать воздух, сжимая его и выталкивая обратно в двигатель. Теоретически это дает большую мощность
Однако при сжатии воздуха также выделяется тепло, что сводит на нет преимущества компрессора. Решением является установка интеркулера между турбокомпрессором и впускным коллектором. Это позволяет воздуху, поступающему в камеру сгорания, охлаждаться, увеличивая производительность. Именно поэтому на некоторых автомобилях с турбонаддувом можно встретить сопла капота, которые используют проходящий воздух для охлаждения сжатого воздуха
Турбокомпрессоры могут иметь некоторое запаздывание при намотке турбины. Это связано с тем, что турбокомпрессору необходимы выхлопные газы, чтобы разогнаться до скорости, прежде чем он сможет обеспечить наддув двигателя. Некоторые компании, занимающиеся производством запасных частей для автомобилей, также выпускают системы защиты от запаздывания, чтобы решить проблему запаздывания. Однако они стоят дорого и обычно используются только профессиональными гоночными командами
Отводные клапаны также являются важными компонентами, которые позволяют сбросить давление воздуха до того, как он раскрутит турбину, предотвращая катастрофический отказ двигателя. Если бы в системах турбонаддува не было отводных клапанов, двигатель мог бы чрезмерно раскручивать турбину и нагнетать слишком большое давление в моторный отсек. Это совершенно нежелательный сценарий, который может привести к катастрофическому отказу двигателя
Производители повсеместно применяют турбонаддув в своих автомобилях, прежде всего, для повышения эффективности. Тем не менее, энтузиасты по-прежнему считают турбонаддув основным источником дополнительной мощности для вашего автомобиля
Турбонаддув позволяет создавать более эффективные автомобили
Благодаря турбокомпрессорам современные четырехцилиндровые двигатели по мощности не уступают старым V8 и при этом обеспечивают лучшие показатели пробега на бензине. В последнее время многие производители стали использовать турбонаддув в своих автомобилях— даже Ford добавил уменьшенные двигатели с турбонаддувом в свои пикапы F-150, чтобы сделать их более эффективными
Вердикт о том, являются ли эти двигатели лучше или долговечнее, чем двигатели большего объема, еще не вынесен. Но одно можно сказать точно: с наступлением гибридных автомобилей и электромобилей даже турбонаддув может оказаться не в состоянии спасти двигатель внутреннего сгорания
Комментировать