Тюнинг двигателя BMW. Турбокомпрессор.

Отвечаем на пять самых распространенных вопросов о компрессорах.

Вспомните, как вы чувствовали себя, выполнив несколько десятков отжиманий или пробежав три километра кросса. Приблизительно то же самое испытывает двигатель вашей машины, когда вы едете в гору или "летите" по шоссе.

Все больше современных автомобилей получают "живительный" воздух, придающий им дополнительную "силу", от турбокомпрессора. Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь "игрушкой" для "экзотических" и "особо мощных" машин.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей, турбокомпрессоры доказали свою высокую эффективность и практичность. Одновременно с низкими, "зализанными" аэродинамическими формами кузовов современных машин их двигатели стали меньше, а упор стал делаться на топливную экономичность.
    Концепция турбированных систем : Турбина представляет собой воздушную помпу проводящуюся в движение выхлопными газами. За счет этого повышается давление воздушного потока попадающего в двигатель, в следствии чего воздушно-топливная смесь попадает в двигатель и происходит повышение мощности.

В некоторых автомобильных двигателях атмосферное давление является максимально возможным давлением при котором воздушный поток может попадать в двигатель. Количество сжигаемого топлива в цилиндрах ограниченно из-за количества воздуха попадающего в двигатель при атмосферном давлении (такие моторы не турбируются).

Двигатель при одних о тех же оборотах может производить больше мощности если в цилиндры будет попадать больше воздушно-топливной смеси. Большее количество воздушно-топливной смеси дает большее давление в цилиндре и большую отдачу. Это один из путей повышения мощности двигателя. Турбированные двигатели производят мощности на 30-60% больше чем такой же двигатель без турбины.

Турбонагнетатель это воздушный компрессор, который втягивает воздух после чего сжимает его и вдувает его в двигатель (см. рисунок 1 турбо-компрессора и на нем #1). Компрессор раскручивается до 100.000 об/мин. с помощью турбины (см. фото турбо-компрессора и на нем #2). Турбина с компрессором соединены с помощью вала (см. фото турбо-компрессора и на нем #3). Когда турбина начинает вращаться она вращает компрессор через вал. Турбина вращается за счет выхлопных газов идущих из двигателя, после чего выхлопные газы попадают в выхлопную систему.

Как уже сказано выше турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 30-60 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см.врезку).

2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР ?

   Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной - примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.

Существует также множество других конструкций турбокомпрессоров.

3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР ?

Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.

В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).

В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами - все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.

4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ ?

Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой "отзовутся" и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.

Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора - прежде всего нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ ?

Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев "турбированных" машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:

После запуска холодного двигателя по крайней мере 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.

Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для "турбированных" двигателей.

Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните "золотое" правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

• Соотношение "масса/мощность" у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.
• Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.
• Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более "мягким".
• Двигатель с турбокомпрессором почти невосприимчив к значительной перемене высоты, тогда как атмосферный на большой высоте теряет мощность.
• Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.
• Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание топлива, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
• Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет также роль своеобразного глушителя в системе выпуска.