Когда вы видите автомобиль, который рекламируется как «турбированный», у большинства складывается общее впечатление, что это более мощный двигатель, способный на дополнительные достижения. Но вы, возможно, не знаете точно, как именно происходит эта магия.
Как работает турбокомпрессор
В стандартном двигателе внутреннего сгорания именно поток воздуха является наиболее критичным фактором для производительности. Обычно в работающем двигателе именно движение поршней вниз всасывает воздух в цилиндры. Воздух смешивается с топливом, и образовавшаяся смесь воспламеняется, создавая энергию. Когда вы нажимаете на педаль газа, вы на самом деле не закачиваете жидкое топливо в двигатель, а всасываете больше воздуха, который, в свою очередь, втягивает испаренное топливо для создания мощности.
Турбокомпрессор — это механическое устройство, приводимое в действие выхлопными газами, которое увеличивает мощность двигателя, нагнетая в него больше воздуха. Турбокомпрессор использует пару деталей в форме вентилятора, установленных на общем валу. Одна (называемая турбиной) подключена к выпускной системе, а другая (компрессор) — к впускной системе двигателя. Поток выхлопных газов вращает турбину, что заставляет вращаться и компрессор. Компрессор нагнетает воздух в двигатель с большей скоростью, чем тот может втянуть самостоятельно. Больший объем воздуха может быть смешан с большим объемом топлива, что увеличивает выходную мощность.
Чтобы турбокомпрессор работал правильно, должно быть достаточно давления выхлопных газов для раскрутки («спool-up») турбины. Это происходит только тогда, когда обороты двигателя достигают 2000–3000 оборотов в минуту (об/мин). Этот промежуток времени, пока двигатель набирает необходимые обороты, называется турбо-лагом. Как только турбина раскрутится, будьте осторожны — результатом обычно становится мощный толчок, иногда сопровождаемый свистом, похожим на звук реактивного двигателя.
Какие автомобили используют турбокомпрессоры?
В прошлом турбокомпрессоры использовались только на спортивных автомобилях, чтобы придать им дополнительную мощь. Но с тех пор, как правительство ужесточило стандарты топливной экономичности, многие автопроизводители перешли на небольшие турбированные двигатели, чтобы заменить более крупные и менее экономичные агрегаты. Турбокомпрессор позволяет небольшому двигателю производить мощность, сравнимую с большими моторами, по требованию, но когда потребность низкая (например, при движении по трассе), меньший двигатель расходует меньше топлива. Традиционно турбированные двигатели требуют топливо с высоким октановым числом, поэтому многие из этих экономичных турбодвигателей используют прямой впрыск топлива, что позволяет использовать дешевый 87-октановый бензин. Помните, что ваш реальный расход топлива будет зависеть от ваших привычек вождения: если вы любите давить на газ, маленький турбированный двигатель будет потреблять столько же топлива, сколько и большой.
Большинство дизельных двигателей используют турбокомпрессоры. Дизель мощный на низких оборотах, но ему не хватает мощности на высоких; турбокомпрессоры дают дизельным двигателям широкую и ровную кривую мощности, что делает их более подходящими для легковых автомобилей. В отличие от бензиновых двигателей, дизель обычно становится более экономичным при оснащении турбокомпрессором.
Турбокомпрессоры против Компрессоров (Superchargers)
Устройство похожего типа называется компрессор (supercharger). Вместо использования турбины, приводимой выхлопными газами, компрессор приводится механически от двигателя — обычно ремнем, иногда шестернями. Компрессоры имеют преимущество в виде отсутствия турбо-лага, но для их вращения требуется много мощности, поэтому они не всегда дают такую же чистую прибавку в мощности, как турбокомпрессор. Компрессоры часто используются в дрэг-рейсерах, которым необходимо производить много мощности на низких оборотах. Шведский автопроизводитель Volvo сочетает наддув и турбонаддув в своих двигателях серии Drive-E.