Турбонаддув — у каждого из нас возникают свои ассоциации, когда мы слышим это название. Если вы слабо себе представляете какое отношение оно имеет к автомобилям, двигателям и тюнингу, то советуем вам познакомиться поближе с этим понятием. Дело в том, что по соотношению затраты/результат, турбирование является самым эффективным способом поднятия мощности двигателя внутреннего сгорания.
Турбонаддув устанавливается на выпускном коллекторе двигателя и использует для нагнетания энергию отработавших газов.Естественно, как у любой вещи, у двигателя, оснащенного турбонаддувом, есть свои недостатки и преимущества. Однако, кто решил для себя, что хочет иметь мощный и достаточно надежный двигатель другого способа увеличения мощности практически нет!
К преимуществам можно отнести в первую очередь достаточно высокую удельную мощность двигателя (100−150 л.с. с одного литра рабочего объема), при отсутствии «нервных» холостых. Максимальная мощность снимается не на каких то «космических» оборотах, а в нормальных режимах (6000—7000об/мин), чем и обеспечивается достаточно надежная работа двигателя в течение длительного срока службы. Одним из основных недостатков турбонаддува является его инертность, вследствие отсутствия жесткой связи между коленчатым валом и нагнетающим колесом турбины. А также слабое давление на низких оборотах коленчатого вала и как следствие низкий крутящий момент в диапазоне примерно до 3000 об/мин. Но тот «подхват», который происходит после 3000 не оставит равнодушным никого.
Так откуда же такой «приход»? Ясно что, чем большую мощность мы хотим получить, тем больше рабочей смеси нам надо подать в цилиндры двигателя. Причем не важно как мы это сделаем: за счет инерции воздушного потока, за счет какого-либо резонансного эффекта или за счет повышения давления во впускном трубопроводе. Но последний способ является наиболее эффективным, как показывает практика. Когда турбина выходит на рабочие обороты, давление во впускном трубопроводе повышается на заданную величину(0,5−2атм). Пропорционально давлению увеличивается количество воздуха подаваемого в цилиндры.
При установке турбонаддува на изначально атмосферный мотор необходимо иметь в виду, что его геометрическую степень сжатия требуется снижать. В противном случае не удастся поднять значительно давление наддува и получить большую удельную мощность. Однако существуют и такие двигатели, с так называемыми турбинами «низкого давления». Они отличаются достаточно ровной тягой уже с самого «низа». Да и удельный расход топлива у таких двигателей, в среднем ниже.
Установка турбонаддува, кроме изменения степени сжатия, требует изготовления оригинального выпускного коллектора, приемной трубы, впускных трубопроводов, модернизацию системы питания двигателя, охлаждения, системы смазки, а также системы вентиляции картера двигателя. Кроме этого требует изменения тормозная система автомобиля.Желательно не забыть про охлаждение сжатого воздуха. Ведь при сжатии воздух нагревается, а следовательно теряет свою плотность. Меньше плотность — меньше масса при одинаковых объёмах, а в нашем случае именно масса является определяющей. К тому же более холодный воздух понижает склонность бензинового двигателя к детонации. Необходим интеркулер! Различные экспериментальные данные показывают, что понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяют увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на столько же. Охлаждаем на ~30 градусов и вместо 150 получаем 165 л.с.
Список изменений не мал, настройка такого двигателя — это отдельная проблема, однако результат порадует многих.

Автомобили стояли на стоп-линии. Водитель соседней машины был молод, и в глазах его читалось желание показать возможности своего «Volvo-460». 16-клапанный, объемом 1,6 л двигатель его автомобиля придавал ему уверенность в своих силах. В общем-то, у него были на то основания, поскольку я сидел хоть и в последнем крике отечественного автомобилестроения — «ВАЗ-2110», но с двигателем, не дававшим, с его точки зрения, мне шансов на победу.

Тюнинг автомобилейВызов был принят. Стартовали мы одновременно. Я вдавил педаль акселератора в пол и, подобно пушечному снаряду, уже летел навстречу следующему перекрестку.

Его удивленный взгляд мне удалось поймать в зеркале заднего вида, что не могло не порадовать. Он не знал, что «восемьдесят третий» мотор моей «десятки» оборудован турбонаддувом.

Газотурбинный нагнетатель, или просто турбонаддув, был известен уже в начале века. Швейцарский инженер Альфред Бюхи ставил первые опыты до первой мировой войны на авиационных двигателях. Однако основной проблемой для широкого применения турбонаддува было отсутствие недорогой технологии высокоточного литья из высокопрочных материалов. Первое более широкое применение турбокомпрессоров на серийных легковых автомобилях произошло на заводах в Баварии в 1973 году. Автомобили BMW «2002 turbo» открыли глаза наиболее прозорливым фирмам. В ряду «компрессорных» машин появились Porsche 911 и SAAB-99 в 1974 и 78 годах. После 1980 г. технологические преграды рухнули, началась эра массовой «турбанизации».

Как известно, количество топлива, которое может сгореть в цилиндрах двигателя, жестко связано с объемом воздуха, засасываемого мотором внутрь при пуске. Соотношение масс, составляющее примерно 1 кг топлива на 15 кг воздуха, должно выдерживаться очень строго, дальнейшее обогащение смеси приводит к уменьшению мощности. Чтоб преодолеть эту преграду, необходимо подать в цилиндр больше воздуха, нагнетая его под избыточным давлением. В этом случае, при увеличении давления воздуха на 30%, происходит адекватный рост мощности и разгонной динамики.

Принцип действия газотурбинного компрессора достаточно прост. На выпускной коллектор крепится корпус турбины, внутри которой находится турбинное колесо, а с ним соосно крепится компрессорное колесо. Под действием потока выхлопных газов турбина раскручивается, момент с помощью вала передается на компрессорную крыльчатку, а та, засасывая воздух через воздушный фильтр, под давлением подает его в карбюратор, увеличивая наполнение цилиндров.

Таким образом, в один и тот же объем цилиндров мы закачиваем большее количество рабочей смеси. Поскольку в обычном двигателе сгорает лишь 25% от закачанного в цилиндр топлива из-за недостатка кислорода. Улучшая наполняемость воздухом, происходит пропорциональное увеличение сжигания бензиновой смеси, что приводит к росту КПД двигателя. Таким образом, за один и тот же промежуток времени по сравнению с безнаддувным двигателем мы закачиваем большее количество топлива, при этом увеличивая моментные характеристики, которые отражаются на разгонной динамике. Как это отражается на поведении машины, мы уже знаем (см. ситуацию на перекрестке).

Идея проста, но для легкового автомобиля воплотить ее в жизнь весьма сложно. Скажу только, что лишь несколько автомобильных фирм берутся за изготовление турбокомпрессоров. Название производителей можно пересчитать по пальцам одной руки.

Основная сложность установки и адаптации турбонаддува на бензиновым двигателе заключается в том, что температура выхлопных газов, которую должна выдерживать турбина, равна 900−950 С, а рабочие обороты ротора с крыльчаткой исчисляются десятками и даже сотнями тысяч оборотов в минуту. В то же время ограниченные возможности объема подкапотного пространства требуют от производителей уместить агрегат в эти рамки. Таким образом, агрегат должен обладать высокой жаропрочностью, быть компактным, тщательно отбалансированным и в то же время недорогим.

В качестве мировых лидеров можно назвать следующие фирмы: Garret (США), KKK (Германия), IHI (Япония), и, что отрадно, теперь такими возможностями обладает и отечественная промышленность. При этом по соотношению «цена-качество» ничуть не уступая зарубежным аналогам.

Что же конкретно дает турбонаддув? Испытания обычного 1,5-литрового карбюраторного двигателя ВАЗ-21083 с установленным на нем турбонаддувом показали следующие результаты. При качественном сцеплении и покрышках время разгона до «сотни» сокращается на 5 секунд по сравнению с исходным мотором. То же происходит и с эластичностью, т.е. время разгона на фиксированной передаче (IV) от 60 до 100 км/час уменьшается также на 5 секунд.

Схемы установки — нет!