Турбина в автомобиле: что это такое, для чего нужна и как она работает

Скромный значок «Turbo» на кузове автомобиля вызывает восторг у автолюбителей и зависть у тех, кто знаком с его возможностями лишь понаслышке. Турбина – это инструмент, способный в буквальном смысле вдохнуть новую жизнь в двигатель, значительно увеличив его мощность. Но далеко не все владельцы авто знают, что скрывается под капотом их «заряженного» авто и как эта технология на самом деле работает. Понять принципы работы турбокомпрессора и освоить базовые правила его эксплуатации стоит не только ради повышения мощности, но и для того, чтобы избежать дорогостоящих ремонтов и максимально продлить срок службы агрегата.

Фото: https://turbinaplus.ru

Зачем автомобилю турбина

Основная цель турбины – обеспечить двигателю больший приток воздуха, что позволяет поджигать больше топлива и, как следствие, увеличивать выходную мощность. Принцип работы турбокомпрессора основан на использовании энергии выхлопных газов, которые приводят в движение лопасти турбины. Полученная энергия передается на компрессор, который сжимает воздух и подает его в цилиндры двигателя под высоким давлением. В результате, топливная смесь сгорает более интенсивно, и двигатель выдает больше энергии.

Без системы турбонаддува, двигатель ограничен объемом воздуха, который может засасывать в цилиндры. Это ограничение связано с размерами цилиндра, и чтобы получить больше мощности, обычно увеличивают их количество или объем. Турбина же решает эту проблему, подавая воздух принудительно. Это позволяет повысить мощность на 30-50% даже при тех же размерах движка.

Кроме того, использование турбины делает авто экономичнее. Меньший по объему турбированный двигатель часто обеспечивает лучшую топливную эффективность и меньший уровень выбросов, чем его атмосферный аналог, что особенно важно в современных условиях, когда экология и экономия топлива выходят на первый план.

Устройство турбины и принцип работы

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: горячей и холодной. Горячая часть взаимодействует с выхлопными газами, которые проходят через ее крыльчатку, раскручивая вал. На другом конце этого вала находится крыльчатка компрессора, работающая в холодной части турбины. Когда вал начинает вращаться, крыльчатка компрессора начинает всасывать и сжимать воздух, который затем подается в цилиндры двигателя.

Материалы, из которых изготовлены обе части, различаются. Горячая часть выполнена из жаропрочного чугуна, способного выдерживать высокие температуры выхлопных газов, достигающие порой 1000°C. Холодная же часть чаще всего сделана из алюминия, так как она работает с внешним воздухом и не подвергается таким температурным нагрузкам.

Для эффективного охлаждения деталей турбины используется масло, которое подается под давлением. Масло не только смазывает подшипники турбины, предотвращая износ, но и отводит тепло, поддерживая оптимальную температуру работы механизма. В некоторых случаях, наряду с маслом, для охлаждения применяется и антифриз.

Интересная особенность турбины – это вейстгейт (перепускной клапан), который направляет поток газов в обход горячей части турбины, если требуется снизить обороты. Этот клапан предотвращает перегрузку системы и регулирует производительность турбокомпрессора.

Виды автомобильных турбин

Существует несколько основных типов, которые отличаются конструкцией и функциональными возможностями:

• Классическая турбина. Самая распространенная, устанавливается в большинстве авто. Такой тип имеет относительно простую конструкцию и используется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. Но классические турбины страдают от так называемого эффекта турбоямы: на низких оборотах двигателя турбина работает неэффективно, что приводит к задержке в приросте мощности.
• Турбина с изменяемой геометрией. Их конструкция предусматривает наличие подвижных лопаток, которые изменяют направление потока газов, поступающих на крыльчатку. Это решение позволяет более эффективно использовать энергию выхлопных газов на всех оборотах двигателя и существенно уменьшить эффект турбоямы.
• Турбокомпрессор с двойным наддувом. Здесь используется два турбокомпрессора, один из которых работает на низких оборотах, а другой – на высоких. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение мощности и избавляет от турбозадержек.
• Электрические турбины. Новый тип турбокомпрессоров, работающий не только на энергии выхлопных газов, но и на электрическом приводе. Это решение позволяет избавиться от эффекта инерции, так как электрический мотор может быстро раскрутить вал компрессора до нужных оборотов.

Как правильно обслуживать турбину

Правильное обслуживание – залог долгой службы и стабильной работы турбокомпрессора. Прежде всего, необходимо следить за состоянием масла и масляного фильтра. Турбина вращается на высоких оборотах – до 150-200 тыс. оборотов в минуту. Поэтому даже малейшие загрязнения или пониженное давление масла могут вызвать серьезные повреждения.

Перед началом поездки рекомендуется прогревать двигатель, чтобы масло достигло нужной температуры и нужной вязкости, обеспечив качественную смазку подшипников турбокомпрессора. Важно помнить и о том, что после длительной поездки или интенсивной эксплуатации двигателя не следует сразу выключать зажигание. Турбине нужно дать остыть, чтобы избежать коксования масла в подшипниках и продлить срок их службы.

Кроме того, владельцам турбированных автомобилей стоит избегать длительной работы двигателя на холостых оборотах и избегать слишком агрессивной езды, которая приводит к перегреву и износу деталей турбины.