Турбонаддув: как он повышает производительность двигателя

Двигатели внутреннего сгорания зависят от точного воздушного потока и топливной смеси для оптимального сгорания. Естественное впускание опирается на разности давлений, созданные работой впускных клапанов, позволяя воздуху течь в камеру сгорания.

По мере эволюции автомобильной инженерии производители ищут способы увеличить мощность без увеличения рабочего объёма двигателя. Турбонаддув — ключевая технология, использующая энергию выхлопа для усиления производительности.

Как работает турбонаддув

Турбонаддув — это центробежный усилитель мощности, преобразующий давление, объём и температуру выхлопных газов в вращательную энергию для турбины. Основные компоненты включают турбину, корпус турбины, центральную опору подшипника, компрессор и корпус компрессора.

Турбина соединена валом с рабочим колесом компрессора. Когда двигатель работает, поршны и клапанное действие создают разности давлений; выпускной клапан открывается, позволяя высокодавленным, высокотемпературным выхлопным газам выходить из камеры сгорания и вращать турбину.

Проходя через корпус турбины, выхлопные газы крутят турбину, которая в свою очередь вращает рабочее колесо компрессора. Лопатки компрессора втягивают окружающий воздух, сжимают его центробежной силой и загоняют в корпус компрессора.

Сжатый воздух в корпусе под давлением совместным эффектом увеличенного объёма и центробежной силы. Когда объём сжатого воздуха превышает рабочий объём двигателя, положительное давление накапливается в впускном коллекторе, создавая буст.

С большим количеством доступного воздуха двигатель может сжечь больше топлива, повышая давление сгорания. Более высокие давления толкают поршны сильнее и быстрее, доставляя увеличенный выход мощности.

Два распространённых метода контроля буста турбонаддува:

• Вейстгейт (wastegate): Клапан на выпускной стороне, отводящий выхлопные газы от турбины для предотвращения перебуста. Может быть внешним или отлитым в корпусе турбины.
• Блоу-офф клапан (BOV): Расположен во впускном потоке, он сбрасывает избыточное давление при закрытии дросселя, предотвращая серж.

Турбонаддувы улучшают производительность двигателя без прямого добавления механической нагрузки на двигатель, так как они используют выхлопные газы. Однако любой вращающийся компонент всё ещё требует мощности двигателя для работы.

Как выглядит турбонаддув

Визуально турбонаддув напоминает пару улитообразных вентиляторов:

Ключевые соображения перед установкой турбонаддува

Добавление турбонаддува может быть прямолинейным, но несколько факторов должны быть адресованы для обеспечения надёжности и производительности:

Базовые компоненты двигателя

Стандартные OEM двигатели часто используют алюминиевые литьёные поршни, порошковые стальные штанги и чугунные коленвалы — подходящие для естественно вдыхаемых настроек, но потенциально уязвимые под бустом. В зависимости от сборки, кованые алюминиевые поршни и штанги, вместе с aftermarket стальными коленвалами, могут быть рекомендованы для добавленной прочности.

Интеркулер

Сжатие повышает температуру воздуха, снижая плотность кислорода и рискуя детонацией. Интеркулер снижает температуру впускного воздуха, сохраняя плотность и защищая двигатель.

Топливопровод

Бустованный воздух требует пропорционально больше топлива. Высокопроизводительные топливные насосы, более крупные топливные линии и регулируемые регуляторы топливного давления могут обеспечить адекватную подачу топлива во всех режимах нагрузки.

Компьютерная настройка

Современные автомобили используют системы управления двигателем, которые должны быть перекалиброваны для приспособления к увеличенному воздушному потоку. Aftermarket флеш-тюны и программисты помогают поддерживать оптимальные воздушно-топливные соотношения и момент зажигания.

Регуляции

Юридические требования варьируются по юрисдикциям. Например, Калифорния требует специфические детали и соответствие выбросам для турбированных автомобилей. Проверьте местные регуляции перед установкой.

Изучите настройку производительности двигателя в UTI

Студенты программы автомобильной технологии Универсального технического института (UTI) получают практический опыт с двигателями, включая турбонаддувы и компрессоры.

Курс «Emission Legal Performance Tuning» преподаёт использование тюнингового ПО для расчёта подходящего турбонаддува для данного двигателя, позволяя модификации и корректировку параметров в компьютере двигателя.

Вы можете окончить менее чем за год⁷ с навыками, открывающими двери к востребованным отраслевым карьерам¹. Сделайте первый шаг — запросите больше информации сегодня!