Стратегия предотвращения турбоям в турбокомпрессорах

Обычно пользователи нашего сайта находят эту страницу по следующим запросам:
ДВС, электродвигатель, устройство ДВС, мотор, инжекторный двигатель, система зажигания, механизм переключения передач, турбокомпрессор, ограничитель частоты вращения

Стратегия предотвращения турбоям в турбокомпрессорах

Существует только один фактор, благодаря которому наддув при помощи нагнетателя превосходит наддув посредством турбокомпрессора. Конечно, в наши дни проблема турбоям стоит не так остро, как раньше, во многом благодаря использованию электронных систем впрыска топлива и управления двигателем, а также передовым технологиям создания турбокомпрессоров. Но турбированные двигатели все равно внекоторой степени подвержены эффекту турбоям. При стандартных настройках большая часть автомобилей, оснащенных турбированными двигателями, не подвержена возникновению турбоям, хотя есть несколько ярких исключений. Однако, как только мы отходим от заводского исполнения, перед нами открывается простор для модификаций, успех которых может быть омрачен наличием турбоям. По-моему, многие в погоне за внушительными цифрами мощности не совсем понимают, что максимальной мощности может быть недостаточно и даже при наличии давления наддува реакция дроссельной заслонки может быть замедлена. Следовательно, на среднем гоночном круге или на бетонированных площадках автомобиль, оснащенный турбированным двигателем, должен обладать мощностью по крайней мере на 30% выше, чтобы сравниться сидентичным атмосферным двигателем, а во многих гонках по пересеченной местности и небольших кольцевых гонках ситуация еще хуже. Добавьте к этому тот факт, что водителю автомобиля с турбированным двигателем необходимо обладать большим количеством навыков, концентрация всегда должна быть на высоком уровне, а усталость водителя может сыграть с ним злую шутку.

Если мы готовим двигатель для участия в соревнованиях или двигатель для мощного легкового двигателя, достаточно сложно будет избежать турбоям. Однако их появление во многом будет зависеть от того, какой выбор вы сделаете по четырем важным параметрам. Вот эти четыре параметра:

• выбор комплектующего оборудования для двигателя;
• требования по точной настройке подачи топлива и системы зажигания;
• передаточные отношения коробки передач и механизм переключения передач;
• размер турбокомпрессора и его конструкция.

В главе 3 мы рассматривали системы предотвращения образования турбоям, которые часто используются в гоночных двигателях, поэтому сейчас не будем останавливаться на них подробно. Напомню лишь, что из-за высокого уровня токсичности выхлопных газов и слишком высоких рабочих температур турбокомпрессора они не используются в легковых автомобилях. Что касается гоночных автомобилей, эта информация пригодится только тем, кто может позволить себе подходящие турбокомпрессоры с очень дорогими турбинными колесами и относительно коротким сроком эксплуатации между капитальными ремонтами.

Установка большого турбокомпрессора на небольшой двигатель является прямой дорогой к нестабильной работе двигателя при низкой частоте вращения, а также в условиях городского движения при ежедневной эксплуатации.

Турбокомпрессор с разделенным импульсом раскручивается быстрее, эффективнее используя поток выхлопных газов при низкой частоте вращения двигателя.

Использование щадящего ограничителя частоты вращения

Менее агрессивная система (которая отлично работает на стартах в дрэг-гонках и которая при наличии некоторого практического опыта икоординации ног также будет отлично работать в других дорожных условиях) работает по принципу щадящего ограничителя частоты вращения, приводимого в действие посредством педали сцепления. Ограничитель частоты вращения можно отрегулировать таким образом, чтобы ограничивать обороты двигателя на значениях 4000–5000 об/мин в зависимости от давления наддува турбокомпрессора и рабочей скорости двигателя. Следовательно, при нажатии педали сцепления дроссельную заслонку можно полностью открыть, чтобы активировать ограничитель частоты вращения, который будет блокировать по одной свече зажигания, чтобы ограничить частоту вращения двигателя на определенном значении. Так как каждый раз одна из свечей зажигания не будет срабатывать, несгоревшее топливо будет попадать в систему выпуска отработанных газов вместе с воздухом из соответствующего цилиндра. Попав в выпускной коллектор, эта смесь будет воспламеняться под воздействием горячих выхлопных газов, приводя в действие турбинное колесо. Так как угол опережения зажигания не будет смещаться в сторону отставания, температура выхлопных газов будет несколько ниже. К тому же процесс дожигания будет проходить относительно медленно инеполноценно, поэтому температура не поднимется до опасных пределов.

Каждый раз при нажатии педали сцепления при частоте вращения двигателя выше установленного ограничителем предела турбокомпрессор будет переходить в режим дожигания. Следовательно, турбокомпрессор сможет поддерживать необходимую частоту вращения при переключении передач или при начале движения после остановки. Конечно, это заслуга не только процесса дожигания. Частично это можно соотнести с фактом, что дроссельная заслонка открыта в это время. Поэтому воздух из компрессора свободно направляется в двигатель, а не сталкивается с закрытой дроссельной заслонкой, замедляя после этого скорость вращения крыльчатки компрессора. Эта система настолько эффективна, что некоторые водители достают с полок старые турбокомпрессоры с тяжелыми крыльчатками компрессора большого диаметра. Они утверждают, что, хотя те и медленно раскручиваются, верно и обратное утверждение. Под влиянием маховика они также будут медленнее снижать скорость, поэтому при переключении передач при открытой дроссельной заслонке вверх или вниз турбокомпрессор будет лучше поддерживать необходимую частоту вращения и обеспечивать соответствующее давление наддува.

Кроме очевидных преимуществ при ускорении, если при переключении передач вы сможете держать дроссельную заслонку открытой, появится еще один плюс. Многие водители не слишком хорошо владеют техникой «носок – пятка» для понижения передачи при вхождении в поворот. В случае с этой конструкцией вам не нужно волноваться о резком открытии дроссельной заслонки после нажатия педали сцепления. Вы просто удерживаете дроссельную заслонку открытой при помощи пятки, затем выжимаете педаль сцепления и переключаетесь на более низкую передачу. Ограничитель частоты вращения предотвратит работу двигателя на слишком высоких оборотах при нажатии педали сцепления.

Эта система не обязательно должна основываться на работе ограничителя частоты вращения. Некоторые электронные блоки управления, включая электронные блоки управления типа «пиггибэк», оснащены встроенными двойными контурами ограничителей частоты вращения: один действительно ограничивает максимально допустимую частоту вращения, а другой работает по принципу системы, предотвращающей появление турбоям и приводимой в действие муфтой (или выключателем).