ПРИНЦИП РОБОТИ турбомотор
Кожна турбіна має певну продуктивність накачування повітря. Максимальний тиск наддуву виходить на оптимальних оборотах ротора, перевищувати які не варто, інакше постраждає підшипник турбіни. На даній схемі показана продуктивність турбін ТКР.
Наприклад турбіна ТКР-6, яка застосовується на машинах типу "Бичок", "Валдай", видає максимально 130 л / с на дизельному двигуні, і 250 л / с на бензиновому.
На ТКР-6 діаметр компресорного колеса 60 мм, а на ТКР-10 відповідно 100 мм, це видно з маркування турбін.
ТКР розраховані на двигуни великого обсягу, тому є сенс при застосуванні на бензинових малооб'ємних двигунах складати гібрид, тобто брати гарячу частину від меншої турбіни, для більш ранньої розкрутки турбінного валу (спула).
На даній схемі представлений витрата повітря турбін Garrett в фунтах / хв і ступінь підвищення тиску. Витрата повітря 10 фунтів за хвилину дорівнює приблизно 100 л / с кінцевої потужності двигуна.
Ступінь підвищення тиску на картах (абсолютний тиск), завжди на одиницю більше надлишкового тиску, яке показує манометр під впуску.
Турбокомпресор для тюнінгу варто вибирати за розмірами турбінної і компресорної частини. Чим менше турбінна (гаряча) частина, тим раніше почнеться наддув на двигуні. Але маленька гаряча частина на певних оборотах почне "затикати" двигун. Для серійних і міських машин це цілком типово.
Те ж саме можна сказати про компресорної частини, чим менше, тим раніше затикає впуск двигуна, і видає відносно невелика тиск наддуву.
Але велика компресорна частина розрахована на високий наддув і потужність двигуна, тому для міських машин не застосовується. Так само велике компресорне колесо викликає помпаж на малооб'ємних двигунах.
Клапан вестгейт (Wastegate).
Обхідний клапан вестгейт служить для захисту підшипника турбіни і двигуна від руйнування. Потік вихлопних газів намагається розкрутити крильчатку до нескінченності, тим самим нагнітаючи все більше і більше повітря в двигун. Відповідно повітря збільшує кількість робочої суміші, збільшуючи потік вихлопних газів. Турбіна розкручується ще швидше. Виходить замкнутий цикл.
Якщо цей цикл не зупинити, турбіна набирає обертів набагато більше максимальних 100000-150000 об / хв, видаючи великий тиск наддуву. Якщо двигун не розрахований на такий тиск, відбудеться детонація, і швидкий вихід з ладу поршнів. Так само високі обороти турбіни викликають помпаж (Surge), це коли повітря вже йде не в двигун, а назад на вхід компресора, з відповідним звуком.
Обхідний клапан буває двох видів: вбудований і зовнішній. Вбудований (актуатор) кріпиться прямо на турбіні, і має заслінку, яка відводить частину вихлопних газів, при досягненні певного тиску, в обхід турбіни, в глушник. У нього обмежені можливості, він не може відводити занадто великий потік вихлопних газів.
Зовнішній клапан виконує ті ж функції, але кріпиться на випускному колекторі. При досягненні заданого тиску компресора, відкривається, і починає стравлювати вихлопні гази з випускного колектора, в обхід турбіни - в глушник, не дозволяючи розкручуватися турбіні довше, ніж передбачалося.
Клапан блоу-оф (Blow-Off).
Його так само називають - байпасс, перепускний клапан (Bypass valve). Блоу-офф скидає повітря на вулицю (з відповідним звуком), а байпасс назад на вхід турбіни, як правило застосовується з ДМРВ. На відміну від вестгейта цей клапан відкривається немає від тиску турбокомпресора, а від вакууму, який створюється під впуску при закритті дросельної заслінки. Клапан блоу-оф ставиться на впускний патрубок, між компресором і дроселем. А вакуум береться там же, де і на гальма: у впускному колекторі.
Уявіть ситуацію: ви розганяєте двигун, турбіна набирає максимальні оберти, тиск повітря у впуску 2,5 атмосфери, потік повітря на великій швидкості надходить в двигун, і ... ви кидаєте газ, що б перемкнути швидкість. Дросельна заслінка закривається, але турбіна крутиться на тих же оборотах. Упс ... здається це був пневмоудар (помпаж). Лопаток компресора в цей момент не позаздриш. Як правило частий помпаж гніт вал компресора, лопатки, зношує завзятий підшипник.
Ви переключили швидкість, а лопатки турбіни вже зменшили своє обертання, і потрібно знову їх розкручувати, а це втрата часу.
Для того, що б при закритті дроселя, повітря знайшов собі шлях, і існує клапан блоу-оф. Вакуум утворений при закритті дросельної заслінки миттєво відкриває пропускний клапан, і потік повітря безперешкодно виходить на вулицю, або на вхід турбокомпресора. Крильчатка турбіни при цьому не втрачає своїх оборотів, і готова розкручуватися знову, на новій передачі.
Интеркулер (проміжний охолоджувач повітря) є невід'ємною частиною двигуна з турбонаддувом. Він працює приблизно як радіатор в автомобілі, тільки охолоджує НЕ тосол, а повітря, нагріте турбіною. Турбокомпресор має дві частини - гарячу і холодну. Гаряча частина розкручується вихлопними газами, і сильно нагрівається. Холодна частина закачує атмосферне повітря в мотор, при цьому теж сильно нагрівається від гарячої частини.
Гаряче повітря сильно розширено, і в ньому менше молекул кисню, так потрібного двигуну. Тому повітря потрібно охолодити, інакше весь ефект від турбонаддува не матиме сенсу. Чим холодніше повітря, що надходить у двигун, тим більше його потужність.
Розмір інтеркулера теж не можна збільшувати нескінченно, чим більше інтеркулер, тим більше турбопровал, тобто накачаний повітря пропадає в надрах занадто великого інтеркулера при надбавці "газу". Але на потужних моторах він повинен бути досить великим, інакше маленький інтеркулер буде гальмувати потік повітря від великого турбокомпресора. Наприклад на моторі потужністю 1000 л / с вхідний і вихідний отвір інтеркулера має бути не менше 100 мм.
Интеркулер трохи відрізняється за своїм устроєм від радіатора для тосола. У його каналах існують додаткові перегородки, для того щоб повітря віддавав тепло якомога швидше. Так само він витримує великий тиск та температуру, і виконаний цілком з металу (алюмінію) для більшої міцності.
Мала штучка червінчик, а ціна велика.
Регулятор тиску палива (РДТ) застосовується на інжекторних двигунах для підтримки постійного тиску палива в паливній рейці, від якої живляться форсунки. Зазвичай тиск палива складає 3 атмосфери, з цієї цифри і розраховується продуктивність форсунок у всіх виробників. На нових моторах ВАЗ об'ємом 1,6 л (РДТ 380) тиск палива збільшено до 3,8 атм.
Але у РДТ 300 є ще одна корисна функція - він коригує тиск палива, в залежності від тиску у впускному колекторі. Для цього до регулятора підходить гумовий шланг. На атмосферних двигунах при закритті дросельної заслінки в колекторі створюється вакуум, і відповідно паливо починає надходити в двигун інтенсивніше. Зворотний ефект відбувається на двигунах з турбонаддувом: у впускному колекторі утворюється великий тиск наддуву, і паливо з форсунок надходить в менших кількостях, ніж розраховувалося. Виходить що продуктивність форсунок розраховується на атмосферний тиск. Але регулятор з функцією коригування тиску палива допомагає впоратися з цим завданням.
Рекомендована коригування тиску палива - 1: 1 до зміни тиску повітря.
Для довідки: при збільшенні тиску палива на 100%, продуктивність форсунок збільшується на 50%.
На двигунах з турбонаддувом сильно зростає тепловий режим роботи двигуна. Кількість згорілої робочої суміші за одиницю часу збільшується пропорційно тиску наддуву, відповідно тепло переходить не тільки в потужність двигуна, але і передається його частинах. Сильно нагріваються поршні, циліндри, випускна система і турбіна.
При температурі 260`С мінеральні компоненти в маслі можуть закоксовавшіеся, і відкластися в масляних каналах і подшипнике турбокомпресора. Так само масло при великому нагріванні стає дуже рідким і втрачає змащувальні властивості. Синтетичне масло менш піддається впливу нагріву, майже не втрачає в'язкість і не коксується, тому краще для двигунів.
Що б не допустити перегріву масла, для цього служить масляний радіатор. Він приєднується до спеціального перехідника під масляним фільтром. Більшість турбін не мають канал для охолоджуючої рідини (тосола), і тому єдиний спосіб охолодити підшипник турбіни - мастило холодним маслом.
Для відводу надлишкової температури від турбо мотора всі засоби хороші, і тому мати масляний радіатор бажано на кожній турбированной машині.