Турбомания
Турбина. Что это и как она работает?
Зачастую, под «турбо» подразумевается турбокомпрессор (или, коротко, турбина), который служит для подачи воздуха под определенным давлением в двигатель, и работает от выхлопных газов. В свою очередь, подав больше воздуха в мотор, можно добавить топлива, сжечь все это в цилиндрах и – вуа-ля – вы получили больше мощности! Что собой являет турбина? Представьте два винта от обычного вентилятора, соединенные между собой валом. Если подуть на один из этих винтов, то он начнет вращаться, соответственно начнет вращаться и второй винт, который одет на этот же вал.
Примерно так же устроена и турбина – она состоит из двух «улиток», внутри каждой из них помещено колесо-ротор с лопастями, и эти два ротора соединены валом, который установлен в корпусе на подшипниках. В одну из улиток подаются выхлопные газы двигателя («горячая улитка»), которые вращают ротор. Что, в свою очередь, приводит к вращению вала и, одетого на него, второго ротора, размещенного в соседней улитке («холодная улитка»), который уже всасывает свежий воздух, и под давлением подает его в двигатель. Однако все просто лишь на первый взгляд.
В турбо-системах существуют 2 главных проблемы – охлаждение наддувемого воздуха и управление работой турбины. Первая проблема происходит из-за сжатия воздуха в «холодной улитке» при его накачивании. Данную проблему решают интеркуллером – специальным радиатором для надуваемого воздуха (бывают как обычные, атмосферные, интеркуллеры, так и жидкостные).
Вторая проблема вызвана отсутствием прямой взаимосвязи между оборотами двигателя и оборотами роторов турбины – связь между ними осуществляют только выхлопные газы. Отсюда и появляется «турбояма» – пока обороты двигателя невелики и поток выхлопных газов мал, турбина работает как бы в холостую, а когда выхлопных газов становится много (при резком нажатии на акселератор), роторы начинают крутиться на полную (отдельные экземпляры выдают до 1 млн. об/мин) и нагнетать огромное количество воздуха.
Однако выхлопных газов может быть слишком много – посему перед входом в «горячую улитку» устанавливают специальный клапан («вестгейт» или «байпас»), который отправляет их прямо в выхлопную трубу, в обход турбины. А для того, что бы убрать излишки уже накачанного воздуха, применяют другой клапан («блов-офф»), который с характерным пшиканьем стравливает в атмосферу лишнее для мотора давление.
Теперь главный вопрос, ради которого тюнеры любят устанавливать турбины: какой прирост мощности она может обеспечить? Условно, прирост мощности можно разделить на 2 класса – до 30-40% и все, что больше. Почему так? Дело в том, что заводской турбированный двигатель имеет степень сжатия ниже, чем аналогичный собрат, лишенный турбины – дабы защитить внутренние детали мотора от больших перегрузок. Поэтому, если турбина устанавливается на мотор, который был изначально атмосферным, то можно оперировать лишь тем запасом прочности деталей, который был заложен производителем – а он, в среднем, и составляет около 30%. К тому же приходится работать с системой подачи топлива, а возможности бензонасоса и форсунок тоже не безграничны.
Однако такой подход имеет свои плюсы – турбо-система выходит сравнительно недорогой (цена комплекта с установкой и настойкой обычно стартует от $3–5 тыс. и достигает $8–10 тыс.); компактная турбина работает в широком диапазоне, наделяя двигатель хорошей тягой практически на всех оборотах (кроме самых низов и предельных верхов). Да и для трансмиссии +30% не являются критическими.
Во втором случае – когда требуется просто много мощности – следует уже работать и с внутренностями мотора: стандартные детали заменяются на усиленные (поршни, шатуны, иногда коленвал) или облегченные (клапаны, пружины). Понижается степень сжатия мотора (теми же новыми поршнями, более толстой прокладкой ГБЦ), стандартный насос и/или форсунки впрыска топлива меняются на более производительные, иногда приходится менять и недешевый блок управления двигателем.
При значительном увеличении мощности (+ 200–300% – это реальность), приходится усиливать и узлы трансмиссии (сцепление, иногда синхронизаторы КПП и приводные валы колес). Отсюда и соответствующая цена – от $10–12 тысяч, если речь идет только о мощном моторе с измененными внутренностями; и от $15 тысяч, если придется вмешиваться в трансмиссию. Потолок очень высок – суммы исчисляются десятками тысяч, но только сам владелец решает, готов ли он к таким тратам, дабы его автомобиль стал уникальным турбо-монстром.
Роман Мельниченко
13/05/2009
