Функционирование двигателя подразумевает постоянное сжигание
топливно-воздушной смеси. Горючее подается из бака с помощью насоса, а
впрыск в камеры сгорания осуществляют форсунки. Воздушная масса попадает в
ДВС через специальную заслонку – дроссель. Правильная пропорция подбирается
блоком управления, который получает информацию с многочисленных датчиков.
То есть, при нажатии водителем на педаль акселератора открывается
дроссельная заслонка. Следовательно, увеличивается объем подаваемого в
камеру сгорания воздуха. В это же момент система увеличивает и объем
топлива. Благодаря четко подобранной пропорции автомобиль резко ускоряется.
Увеличение мощности
Длительное время конструкторы, чтобы добиться увеличения производимой ДВС
мощности, попросту увеличивали объем камеры сгорания. В этой связи,
например, появились агрегаты, которые имеют по 8, 12 и даже 16 цилиндров.
Однако КПД таких силовых установок был достаточно низким. К тому же, работа
таких моторов связана с очень большим расходом топлива. Увеличить мощность
ДВС попросту установив более производительный топливный насос нельзя, так
как смесь будет слишком богатой и топливо не будет полностью сгорать, так
как объем поступающего естественным путем воздуха ограничен.
Нагнетатели
В этой связи появилось иное решение – установка механизма, который будет
принудительно нагнетать воздух в камеры сгорания. Это позволило существенно
увеличить объем сгораемой смеси. Следовательно, мощность и КПД силового
агрегата возрасли. Более того – от двигателей небольшого объема, оснащенных
нагнетателями, удалось добиться такого же уровня отдачи, как и от объемных
атмосферников. В итоге высокопроизводительный мотор демонстрировал низкий
расход топлива. Сегодня встречается несколько конфигураций таких
двигателей:
-
Турбированные
-
Компрессорные
-
ДВС, оснащенные турбиной и компрессором
Среди них более популярные турбомоторы. Они встречаются и среди
бензиновых, и среди дизельных агрегатов.
Компрессор
Компрессор работает за счет усилия, которое получает от коленчатого вала
ДВС. Их связь чаще всего осуществляется посредством ремня. Однако для
создания нужного давления ротор компрессора должен вращаться быстрее, чем
коленвал. В этой связи ведущая шестерня имеет больший размер, чем шестерни
компрессора. При подаче воздух сильно сжимается, ввиду чего происходит его
нагрев и снижается плотность. Поэтому в системе также присутствует
интеркулер – устройство, которое охлаждает воздушный поток перед подачей в
ДВС.
Выделяют несколько типов компрессоров:
-
Роторные
-
Двухвинтовые
-
Центробежные
Роторные и винтовые механизмы дают прирост мощности в диапазоне
низких и средних оборотов. Центробежные эффективно работают на высоких
оборотах ДВС.
Турбонагнетатель
Другой способ увеличить объем подаваемой воздушной массы – это установка
турбины. Этот механизм также предназначен для нагнетания воздушной массы в
камеру сгорания. Однако принцип его работы отличается: крыльчатка
раскручивается благодаря потоку отработанных газов, которые поступают в
механизм через специальные патрубки. В этом случае также происходит сжатие
и, соответственно, нагрев воздуха. По этой причине и в этой системе
предусмотрен интеркулер. Отличительной чертой работы турбины является тот
факт, что для ее полноценного функционирования нужен мощный поток
отработанных газов. То есть, механизм достигает рабочей скорости в среднем
и высоком диапазоне оборотов ДВС. Таким образом, после резкого нажатия на
педаль акселератора возникает так называемая «турбояма» – задержка между
действием водителя и достижением турбины рабочих оборотов.
Встречающиеся решения:
-
Установка одной турбины (наиболее распространенная схема)
-
Установка двух или нескольких турбин (работают в разных диапазонах
оборотов ДВС)
-
Установка турбины типа Twin-scroll
-
Установка турбины с изменяемой геометрией
Турбина и компрессор
Встречается использование двух нагнетатель сразу. Такая схема позволяет
сгладить турбояму, выровняв прирост мощности во всем диапазоне оборотов
двигателя. То есть, на низких оборотах ДВС работает компрессор, так как он
приводится в действие усилием коленчатого вала. Когда скорость вращения
коленвала возрастает, а поток отработанных газов становится достаточным,
нагнетание воздушной массы осуществляется турбиной. Конечно, технически это
достаточно сложное решение, а наличие двух механизмов повышает риск
возникновения неполадок. Однако автомобили с такой системой наддува
демонстрируют ровный прирост мощности, что существенно повышает скорость
реакции на нажатие педали акселератора.
Обслуживание, неполадки и ремонт
Важно отметить, что турбированные моторы склонны к расходу смазочного
материала. Некоторые модификации таких силовых установок начинают
потреблять смазочный материал даже на минимальных пробегах. Также важно
понимать, что нагнетатель не имеет собственного резервуара со смазкой, а
использует масло ДВС. То есть, при масляном голодании двигателя неминуемо
происходит ускоренный износ элементов турбины. Ресурс нагнетателей во
многом зависит от подхода к обслуживанию автомобиля. К счастью, современные
турбины и компрессоры являются ремонтопригодными.
Признаками наличия неполадок являются посторонние шумы при работе ДВС, а
также резкое снижение мощности мотора. В такой ситуации важно поспешить в
профильный техцентр для проведения диагностики. Опытные сервисмены помогут
выявить неисправность и предложить оптимальный способ ее устранения.
Например, в случае с возрастными автомобилями дешевле может обойтись замена
нагнетателя. Естественно, речь идет об установке бывшего в употреблении
механизма.
