Турбований бензиновий двигун

Історія винаходу турбованого бензинового двигуна

Можливість збільшення потужності, не збільшуючи нескінченно робочий об'єм, цікавила інженерів з моменту появи двигуна внутрішнього згоряння. Рішення, здавалося б, лежало на поверхні: треба зробити «дихання» двигуна більш ефективним, тобто домогтися кращого згорання паливоповітряної суміші. Це може забезпечити додаткова подача повітря, а значить, він повинен надходити в циліндри не внаслідок розрядження, а примусово, під тиском. Додатковий об'єм повітря дасть більш повне згоряння палива, відповідно, збільшиться і потужність, що отримується в результаті «міні-вибуху» суміші в циліндрі.

Однак розвиток і впровадження турботехнологий відбувалося досить повільно. Спочатку турбокомпресори використовувалися для великих корабельних та авіаційних силових установок, а першими автомобілями з турбованими двигунами закономірно стали вантажівки.

Завод Swiss Machine Works Sauer почав випускати для них такі установки з 1938 року. На початку 60-х років на американському ринку з'явилися і перші легкові автомобілі, оснащені турбінами. Це були Oldmobile Jetfire і Chevrolet Corvair Monza. Проте, ці моделі не відрізнялися ні надійністю, ні витривалістю.

Популярними турбокомпресори стали в 70-е роки XX століття, коли їх почали масово встановлювати на спортивні автомобілі. Тим не менш, широкого поширення в "цивільній" автомобільної промисловості вони не отримали - цьому перешкоджав занадто велика витрата палива, який відрізняв турбовані бензинові двигуни тих часів. На тлі нафтової кризи 70-х років цей параметр опинявся важливіше всіх інших.

Пристрій і принцип роботи турбованого бензинового двигуна

Принцип роботи турбованої бензинової силової установки полягає у використанні спеціального компресора, нагнітаючого в циліндри двигуна додатковий повітря.

Завдяки поліпшення наповнення циліндрів паливоповітряної суміші підвищується середнє ефективне тиск циклу і зростає потужність мотора. Приводом турбонаддува служить відпрацьований газ, енергія якого використовується для корисної роботи.

Сучасний турбокомпресор включає в себе: - корпус підшипників; - турбінне колесо; - перепускний клапан; - корпус турбіни; - масляні канали; - вал ротора; - підшипник ковзання; - компресорне колесо; - корпус компресора; - пневмопривод перепускного клапана.

В корпусі підшипників розташований ротор: вал з жорстко закріпленими турбінним і компресорних колесами, що мають лопаті. Обертається ротор на підшипниках ковзання. Їх змащування та охолодження здійснює моторне масло із системи змащення двигуна. Для додаткового охолодження корпусу підшипників можуть використовуватися канали з охолоджуючою рідиною.

Корпус турбіни, як і корпус всього компресора, виконаний у формі равлика. Турбінний патрубок - з'єднується з випускним трубопроводом, а компресорний – з впускним.

Відпрацьовані гази надходять в турбіну і розкручують ротор турбокомпресора, віддаючи свою енергію. Потім через приймальню трубу вони надходять в глушник. Колесо компресора і лопатне колесо турбіни розташовуються на одному валу. Отримуючи обертання від турбіни, колесо компресора засмоктує повітря з повітряного фільтра і, нагнітаючи його, подає в двигун. При цьому, компресор, залежно від ступеня наддуву, здатний підвищувати тиск повітря на 30%-80%. За допомогою турбонаддува, один і той же об'єм двигуна може прийняти робочу суміш в більшій кількості. Тому при її згорянні потужність збільшується на 20%-50%! Використання енергії вихлопних газів дозволяє значно підвищити ККД мотора.

Достоїнства і недоліки турбованого бензинового двигуна

Основною перевагою турбованого бензинового двигуна є його порівняльна потужність. Мається на увазі, що при однаковому обсязі, турбований двигун видає потужності на 40% більше, ніж «атмосферне». Безперечною перевагою такого типу силових установок вважається і знижений викид в атмосферу шкідливих речовин.

Однак, турбовані бензинові двигуни мають і ряд недоліків. Щоб зменшити виникає при їх роботі детонацію, довелося знизити ступінь стиснення в циліндрах двигунів. Також зросли вимоги до якості палива - для цього типу силових установок підходять тільки високооктанові марки.

У конструкцію довелося додати інтеркулер – проміжний охолоджувач повітря, що нагнітається, щоб після нагріву в турбіні його щільність не знижувалася. Висока температура, що виникає в ході робочого циклу, диктує строгий вибір матеріалів виготовлення деталей випускної системи, корпусних елементів лопаток компресора і турбіни. Але всі ці проблеми не заважають турбованим бензиновим двигунам набувати останнім часом все більшу популярність серед автолюбителів усього світу.

• Попередня
• Наступна