Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое эффект турбоямы и как от него избавиться

Что такое эффект турбоямы и как от него избавиться?

Такое явление, как турбояма, представляет собой возникновение небольшого «провала», при ускорении машины, оборудованной турбиной.

Чаще всего проявляется на небольших оборотах мотора, от 1000 до 1500 в минуту. Особо сильное влияние оказывает на дизельные двигатели.

Говоря другими словами, данная проблема возникает на многих дизельных двигателях, которые отличаются эффективной работой на высоких оборотах, против недостаточно стабильной на низких. При необходимости резкого ускорения, автомобиль отреагирует должным образом, но произойдет это через несколько мгновений, а до этого он как бы застынет. К подобным моторам следует приноровиться, так как при совершении маневра из ряда в ряд, большую важность приобретает каждая секунда.

Дизельные и бензиновые моторы. Немало водителей выдвигают обвинения в возникновении турбоям исключительно в адрес дизельных двигателей. Это не всегда правильно, несмотря на то, что этот тип мотора относится к низкооборотным, и наивысшее значение не превышает 2-3 тысяч. Это и становится причиной того, что данный эффект на них отражается в большей степени. Тем не менее, некоторые разновидности бензиновых моторов также демонстрируют подобную неисправность, поэтому говорить, что у них она вообще отсутствует, было бы неправильно.

Оба типа мотора имеют одинаковую величину холостых оборотов, от 800 до 1000, так что проявление турбоямы может возникать на всех типах моторов, просто на дизельном двигателе она более ярко выражена. Стоит отметить, что возникновение такого эффекта характерно, в основном, для моторов с турбинами, но имеются и другие типы.

Механические и электрические компрессоры. Механический компрессор получил большое распространение на автомобилях американского производства. На отдельных его разновидностях может иметь место полное отсутствие турбоямы, по той причине, что его работа никак не связана с выхлопными газами, а осуществляется от привода коленчатого вала. При более быстрой скорости вращения вала, увеличивается нагнетание воздуха компрессором.

Электрический компрессор не настолько распространен, и устанавливается, главным образом, на автомобили немецкого производства. Он также не привязан к оборотам двигателя, а источником энергии для его работы становится электричество, что позволяет ему обеспечивать высокое давление на любых оборотах. Это даст возможность предотвращения появления провалов, вне зависимости от диапазона оборотов. Что же становится причиной такого развития ситуации?

Рассмотрение процесса с технической стороны. Турбина, работающая за счет отработанных выхлопных газов, состоит из двух практически одинаковых крыльчаток, закрепляемых на одном валу, но расположенных в разных камерах. Их соприкосновение друг с другом исключено.

Одна из них выполняет функции ведущей, а вторая — ведомой. Раскручивание ведущей крыльчатки осуществляется при помощи выхлопных газов, после чего через вал передает свою энергию ведомой, также начинающей вращение. Ее задача состоит в засасывании воздуха с улицы и подача его в мотор.

Причиной появления турбоямы при нажатии на педаль газа становится необходимость некоторого времени для прохождения топлива в цилиндр и его сгорания, после чего появившимися выхлопными газами будет осуществляться дальнейшее раскручивание крыльчатки. При низких оборотах мотора вращение крыльчаток будет слабым, вследствие слабого потока.

После нажатия на газ требуется несколько секунд для увеличения интенсивности потока.

Итог. Устранить такую проблему поможет установка системы двойного турбонаддува, состоящая из двух турбин, одна из которых работает на холостых оборотах, а вторая подключается после разгона первой, что позволяет избежать турбоямы.

Что такое турбояма на дизельном двигателе

г. Череповец, ул. Судостроительная , 11

Фотогалерея

Записей не найдено.

Владельцы новых автомобилей с двигателями, которые оснащены системами турбонаддува, нередко встречаются с таким эффектом, как «турбояма». Выглядит это так: автомобиль спокойно движется по трассе, затем возникает потребность в обгоне и, соответственно, резком ускорении. Водитель жмет на педаль газа, но мотор на это никак не реагирует. По факту, это и есть «турбояма»: машина, грубо говоря, отказывается реагировать на резкое нажатие педали газа. Неважно, какой именно двигатель используется в автомобиле — бензиновый или дизельный, «турбояма» одинаково часто проявляется во всех моторах с турбиной.

Почему возникает эффект «турбоямы»?

«Виноват» в появлении такого эффекта именно турбонаддув. Он представляет собой две крыльчатки, которые зафиксированы на валу. При этом они находятся в герметичных камерах. Одна крыльчатка вращается под действием выхлопных газов. Вторая вращается под действием первой. Она захватывает воздух и подает его в двигатель.

Чем больше газа подается на первую крыльчатку, тем больше свежего воздуха поступает в двигатель. Чтобы проконтролировать работу турбины и самого двигателя, производители устанавливают специальный перепускной клапан. Благодаря клапану давление отработанного газа снижается до нужного значения. Это обеспечивает нормальную работу двигателя.

Увы, турбина, отвечающая за эффективность двигателя, иногда приводит к неприятным эффектам. Если резко нажать на газ, турбина не сможет начать вращаться быстрее мгновенно. Присутствует некоторая инерция, которая и вызывает эффект «турбоямы». Чтобы ведущая крыльчатка завращалась быстрее, она должна получить больше выхлопных газов, а их не будет, пока двигатель не увеличит свои обороты. Получается замкнутый круг.

Читать еще:  Газ 66 расход топлива дизельного двигателя

Что происходит при нажатии на газ?

Итак, вы за рулем машины с турбиной. Вам нужно кого-то обогнать, и вы нажимаете на педаль газа. После нажатия в двигатель поступает топливо. Топливо должно смешаться с воздухом и сгореть. Отработанные газы поступят на первую крыльчатку. Крыльчатка начнет вращаться быстрее, вторая крыльчатка подавать больше воздуха в двигатель, топливо — сжигаться еще интенсивнее. Двигатель наберет обороты, а автомобиль — скорость.

Если вы резко нажимаете на газ, в двигатель поступает больше топлива, но оно не может сгореть быстрее: объем свежего воздуха не изменился из-за того, что вторая крыльчатка работает как прежде — первая, раскручиваясь под действием отработанного газа прежних объемов, не увеличивает скорость второй.

Таким образом, возможно только медленное увеличение скорости. Сорваться с места или ускорить машину резко не выйдет.

Как решить проблему?

По сути, есть только одно кардинальное решение — удаление турбины. В остальных случаях все, что вы можете сделать, — это снизить эффект. Способы есть:

  • чип-тюнинг — изменение параметров двигателя с помощью электронного блока управления;
  • монтаж пауэрбокса — устройства для изменения режима работы двигателя.

Свои решения предлагают и производителя. Например, в «Вольво» используют специальные баллоны со сжатым воздухом, который поступает в двигатель при резком нажатии педали газа. Другие применяют регулируемые турбины, а также дополнительные системы для подачи воздуха.

Что такое турбояма на бензиновом и дизельном двигателе автомобиля?

«Турбояма» (или «турболаг») – это кратковременный провал (задержка) при наборе скорости и оборотов турбодвигателя после резкого нажатия на педаль «газа» (акселератора).

Как правило, это явление возникает при работе турбодвигателя на низких оборотах (1000 – 1500 об/мин) и связано с инерционностью турбосистемы, когда для раскрутки ведущей крыльчатки турбины потоком выхлопных газов требуется некоторое время (2-3 сек). В результате автомобиль ускоряется не плавно, а «скачком». турболаг может ощущаться как на «дизеле», так и на бензиновом турбодвигателе. Просто, на «дизеле», в силу его конструктивной особенности, турболаг ощущается сильнее.

Суть процесса

В турбине турбодвигателя установлены 2 крыльчатки – «ведущая» и «ведомая», с жестким креплением к общему валу и расположением в отдельных герметизированных камерах.

В силу того, что обе крыльчатки (ведущая и ведомая) жестко прикреплены к одному общему валу, ведомая крыльчатка тоже начинает вращаться и нагнетать атмосферный воздух в камеры сгорания цилиндров. Крыльчатки турбины способны вращаться со скоростью более 150 000 об/в минуту. И чем сильнее поток выхлопного газа будет давить на ведущую крыльчатку, тем быстрее будет вращаться ведомая крыльчатка и, соответственно, тем мощнее будет нагнетаться воздух в камеры сгорания цилиндров.

На раннем этапе эксплуатации в описанном выше технологическом процессе существовала опасность так называемого «разноса мотора», когда обороты мотора начинали бесконтрольно (независимо от водителя) расти, а с ними (при включенной передаче) начинала бесконтрольно увеличиваться и скорость. Мотор как бы выходил из-под контроля и «шел в разнос», буксуя на месте, бесконтрольно разгоняясь и выдавая из выхлопной трубы черный или белый густой дым с языками пламени и сильным шумом. Чем и как плохо это могло закончиться, представить себе не трудно…

Чтобы ограничить число оборотов турбины и спасти мотор от «разноса», в конструкции турбодвигателя стали применять перепускной клапан для сброса некоторой части выхлопного газа (точнее, сброса его давления). Однако такой способ спасения от «разноса» принес и недостаток – эффект турбоямы.

«Замкнутый круг» (или как и почему возникает турбояма)

Чтобы увеличить скорость движения, необходимо нарастить обороты двигателя, для чего требуется нажать на педаль «газа».

Как уже говорилось выше, при нажатии на педаль «газа» в цилиндры двигателя начинает поступать топливо, и чем сильнее водитель жмет на «газ», тем большее количество топлива поступает в цилиндры. Но для увеличения оборотов и скорости, топлива в цилиндрах должно быть не только больше, но оно должно еще и полностью и быстро сгорать. А чтобы топливо горело, требуется воздух, и чем большее количество топлива подается в цилиндры, тем больше требуется воздуха для его сгорания.

Как говорилось выше, за доставку воздуха в камеры сгорания цилиндров отвечает вторая (ведомая) крыльчатка, и чем больше будут ее обороты, тем большее количество воздуха она сможет нагнетать в цилиндры. Однако ведомая крыльчатка жестко связана на общем валу с первой крыльчаткой (ведущей), поэтому количество оборотов ведомой крыльчатки зависит от количества оборотов ведущей. Чем больше будет оборотов у ведущей крыльчатки, тем больше будут обороты ведомой.

Но для сгорания повышенного количества топлива требуется повышенное количество воздуха, который нагнетается второй (ведомой) крыльчаткой. И пока ее обороты не увеличатся, топливная смесь будет переобогащенной, с недостатком воздуха. Соответственно, топливо будет хуже и медленнее сгорать, а поток отработанного газа также будет увеличиваться медленнее.

В итоге, получается «замкнутый круг», когда после резкого нажатия на педаль «газа» повышенное количество топлива в цилиндре не может быстро сгореть, пока вторая (ведомая) крыльчатка не нагонит достаточного количества воздуха. А первая (ведущая) крыльчатка не может быстро раскрутить вторую (ведомую) из-за еще слабого потока отработанного газа (а часть «запасного» давления газа сбрасывает перепускной клапан, в целях безопасности и не допущения «разноса»).

Читать еще:  Что такое рабочая температура масла в двигателе

В результате мы имеем следующее:

  1. Воздуха для сгорания топлива не будет достаточно до тех пор, пока не будет необходимого давления от потока отработанного газа, чтобы ведущая крыльчатка раскрутилась сама и смогла раскрутить ведомую, которая нагнетает воздух. (Часть «запасного» отработанного газа, способного поддержать обороты ведущей крыльчатки на должном уровне, сбросит перепускной клапан).
  2. А достаточного давления от потока выхлопного отработанного газа для ведущей крыльчатки не будет до тех пор, пока быстро не сгорит все топливо и не выделит выхлопной отработанный газ.
  3. А топливо не сгорит быстро до тех пор, пока не будет достаточного нагнетания воздуха ведомой крыльчаткой, обороты которой зависят от ведущей.И так далее, по кругу.

Таким образом, образуется переобогащенная топливная смесь, и имеет место временной «лаг» при замедлении сгорания переобогащенного топлива. Что и приводит к эффекту – «турболаг» («турбояма»).

Любой процесс требует строгого соблюдения последовательности технологической цепочки, а для этого требуется время (пусть даже и небольшое, 2-3 сек). Нельзя сначала быстро сжечь нужное количество топлива в цилиндре, а потом добавить туда воздуха, чтобы лучше горело!

Некоторые особенности процесса

Эффект турбоямы является характерным для турбодвигателей, в которых используется энергия выхлопных газов. Однако есть и другие виды турбодвигателей, в которых для нагнетания воздуха в цилиндры используется не энергия выхлопных газов, а механический или электрический компрессоры. В таких турбодвигателях эффект турбоямы встречается редко или отсутствует вовсе.

  1. Механический компрессор – популярен у американских производителей. В двигателях с таким компрессором сила нагнетания воздуха в цилиндры зависит от вращения коленчатого вала. Чем больше будут обороты коленвала, тем больше воздуха будет нагнетать механический компрессор.
  2. Электрический компрессор – менее распространен и используется в некоторых немецких авто. Как понятно из названия, он работает на электричестве и способен подавать воздух как при низких, так и при высоких оборотах турбодвигателя. Это позволяет избегать эффекта турбоямы при любом диапазоне оборотов.

Также следует отметить, что эффект турбоямы не остался без внимания производителей, работающих с газотурбинными моторами. Поэтому сегодня данный эффект можно встретить не на всех турбодвигателях, использующих энергию отработанного газа.

Например, для устранения эффекта турбоямы компания «Volvo» применяет баллон со сжатым воздухом. При резком нажатии на педаль «газа» баллон открывается и отправляет воздух из баллона к цилиндрам по кратчайшему пути, чтобы не допускать переобогащения топлива и исключить временной «лаг» при его сгорании.

Некоторые производители решают проблему турболага с помощью дополнительной турбины (чаще — механической, реже – электронной). Турбодвигатели с такими турбинами имеют название – «TWIN TURBO» (с двойным наддувом). В подобных моторах при низких оборотах сначала задействуется механический (или электронный) вариант турбины, создающий давление для набора оборотов и скорости с «холостого старта». А потом вступает в работу обычная турбина, работающая с выхлопным газом. Такой алгоритм работы позволяет достаточно эффективно предотвращать образование турбоямы.

Другой вариант – установка турбины с измененной геометрией сопла.

Исключительно в «турбодизелях» устранить турболаг при небольших оборотах мотора можно с помощью установки специального устройства «пауэр бокс — Smart Diesel», с подключением его к датчику топлива. Данное устройство будет адаптировать работу турбодвигателя в соответствии с командами, поступающими из блока управления.

Заключение

Такое явление, как турбояма (турболаг) не принято считать серьезной неисправностью, которую обязательно и сразу нужно устранять. Для многих водителей это явление уже давно стало привычным и считается очередной особенностью вождения, которую просто нужно учитывать и к которой нужно привыкнуть. Например, как особенность вождения заднеприводных и переднеприводных автомобилей, когда при заносе заднеприводного нужно сбрасывать «газ», а при заносе переднеприводного, наоборот – надо «давить на газ».

Если же вы все-таки решили устранить эффект турболага, то для этого вовсе не обязательно сразу покупать новую турбину. Для решения этой проблемы можно обратиться в специальное «тюнинговое ателье» (или автосервис), которых сейчас предостаточно. Там специалисты легко подберут оптимальный вариант для вашего турбодвигателя и по техническим параметрам, и по стоимости.

Турбонаддув

Турбонаддув — вид наддува, при котором воздух в цилиндры двигателя подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов.

В настоящее время турбонаддув является наиболее эффективной системой повышения мощности двигателя без увеличения частоты вращения коленчатого вала и объема цилиндров. Помимо повышения мощности турбонаддув обеспечивает экономию топлива в расчете на единицу мощности и снижение токсичности отработавших газов за счет более полного сгорания топлива.

Система турбонаддува применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Вместе с тем, наиболее эффективен турбонаддув на дизелях вследствие высокой степени сжатия двигателя и относительно невысокой частоты вращения коленчатого вала. Сдерживающими факторами применения турбонаддува на бензиновых двигателях являются возможность наступления детонации, которая связана с резким увеличением частоты вращения двигателя, а также высокая температура отработавших газов (1000°С против 600°С у дизелей) и соответствующий нагрев турбонагнетателя.

Читать еще:  Шевроле круз почему громко работает двигатель

Несмотря на различия в конструкции отдельных систем, можно выделить следующее общее устройство турбонаддува — воздухозаборник и далее последовательно воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркулер, впускной коллектор. Все элементы объединяют соединительные патрубки и напорные шланги.

Большинство элементов турбонаддува являются типовыми элементами впускной системы. Отличительной особенностью турбонаддува является наличие турбокомпрессора, интеркулера и новых конструктивных элементов управления.

Турбокомпрессор (другое наименование – турбонагнетатель, газотурбинный нагнетатель) является основным конструктивным элементом турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе. Конструкция турбокомпрессора объединяет два колеса — турбанное и компрессорное, расположенные на валу ротора. Каждое из колес, а также вал с подшипниками помещены в отдельные корпуса.

Турбинное колесо воспринимает энергию отработавших газов. Колесо вращается в корпусе специальной формы. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливаются из жаропрочных материалов (сплавы, керамика).

Компрессорное колесо всасывает воздух, сжимает и нагнетает его в цилиндры двигателя. Компрессорное колесо также вращается в специальном корпусе.

Турбинное и компрессорное колеса жестко закреплены на валу ротора. Вал вращается в подшипниках скольжения. Подшипники плавающего типа, т.е. имеют зазор со стороны корпуса и вала. Подшипники смазываются моторным маслом системы смазки двигателя. Масло подается по каналам в корпусе подшипников. Для герметизации масла на валу установлены уплотнительные кольца.

В некоторых конструкциях бензиновых двигателей для улучшения охлаждения дополнительно к смазке применяется жидкостное охлаждение турбонагнетателей. Курпус подшипников турбонагнеталея включен в двухконтурную систему охлаждения двигателя.

Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения сжатого воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер представляет собой радиатор воздушного или жидкостного типа .

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан (вейстгейт, wastegate). Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя их часть в обход турбинного колеса, тем самым обеспечивает оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува системой управления двигателем.

В воздушном тракте высокого давления (после компрессора) может устанавливаться предохранительный клапан. Он защищает системы от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блуофф-клапана (blowoff) или перепускаться на вход компрессора с помощью байпас-клапана (bypass).

Принцип работы системы турбонаддува

Работа системы турбонаддува основана на использовыании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Нагретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры двигателя.

Несмотря на то, что турбонаддув не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых с одной стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа, т.н. «турбояма» (turbolag), с другой — резкое увеличение давления наддува после преодоления «турбоямы», т.н. «турбоподхват».

«Турбояма» обусловлена инерционностью системы (для повышения давления наддува при резком нажатии на педаль газа требуется определенное время), которая приводит к несоответствию между потребной мощностью и производительностью компрессора. Существует несколько способов решения данной проблемы:

  1. применение турбины с изменяемой геометрией;
  2. использование двух последовательных или параллельных турбокомпрессоров (twin-turdo или bi-turdo);
  3. комбинированный наддув.

Турбина с изменяемой геометрией (VNT – турбина) обеспечивает оптимизацию потока отработавших газов за счет изменения площади входного канала. Турбины с изменяемой геометрией нашли широкое применение в турбонаддуве дизельных двигателей, к примеру турбонаддув двигателя TDI от Volkswagen.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.

При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo (BMW) и даже четыре турбокомпрессора — quad-turbo (Bugatti).

Комбинированный наддув (twincharger) объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы является двойной наддув двигателя TSI от Volkswagen.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector