Турбояма.
Турбояма считается функциональным недостатком турбированного двигателя, проявляющимся задержкой реакции при резком нажатии на педаль акселератора из-за инерционности компрессора. В каких именно случаях проявляется эта проблема и в чем заключены причины ее возникновения? По какому принципу работает турбина, из каких элементов она состоит и какие сложности возможны в процессе ее работы? Каким именно образом проще всего устранить провалы в работе турбины и в чем заключаются особенности каждого из этих методов? На эти и ряд других вопросов дает ответ наша статья.
Стоимость ремонтаНайти запчасть


Многие автовладельцы сталкивались на практике или хотя бы раз в жизни слышали о таком термине, как турбояма. Некоторым даже «посчастливилось» испытать на себе «прелести» этого явления в процессе движения. По сути, это особый эффект, характерный для автомобилей с турбированным мотором. Его суть в том, что при нажатии на педаль газа ускорения в тот же момент не происходит. Автомобиль как бы «задумывается» и число оборотов остается на одном месте из-за инерционности устройства.

Турбояма — это проблема, которая может возникнуть на автомобилях с дизельными или бензиновыми моторами. Главное условие заключается в наличии турбины. Ниже рассмотрим, что такое турбояма, каковы ее причины, и что делать для борьбы с возникшей ситуацией.



Общие положения

Главной проблемой турбоямы является ухудшение динамики  транспортного средства, а также появление проблем с его разгоном. В чем причины? Суть в том, что при подаче большого объема топлива мощность дизеля возрастает. Если подается только горючее, оно не успевает сгореть из-за дефицита кислорода. Чтобы избежать подобного явления, автомобильные конструкторы придумали турбину, которая гарантирует подачу дополнительного объема воздуха в камеру сгорания одновременно с повышенным объемом воздуха.



Что такое турбина?

Турбированный наддув — специальное устройство, которое подает дополнительную порцию кислорода в камеру сгорания, используя при этом мощность выхлопных газов. На современном этапе турбина считается одним из лучших способов увеличения мощности мотора без повышения частоты вращения коленвала и изменения объема цилиндров. Кроме прироста мощности, турбированный наддув гарантирует снижение потребления горючего из расчета на одну единицу мощности. Но и это не все. Применение турбины способствует снижению уровня токсичности ОГ за счет сгорания топлива.

Как уже отмечалось выше, турбированный наддув может применяться на дизельных или бензиновых авто. Наибольшую эффективность устройство имеет на дизелях, принцип действия которых построен на большей силе сжатия при сравнительно небольшой скорости вращения коленвала. Недостатком применения турбины на бензиновых моторах является тот факт, что имеет место риск появления детонации в случае резкого роста частоты вращения мотора. Кроме того, температура ОГ в бензиновых моторах достигает уровня 1000 градусов Цельсия, в то время как в дизелях этот показатель ниже — 600 градусов. По этой причине нагрев турбины происходит быстрее и имеется риск ее выхода из строя.

Стоит отметить, что конструктивные особенности турбины в различных автомобилях могут незначительно отличаться, но общие черты остаются неизменными. Так, основными элементами турбины является дроссель, воздушный фильтр, турбированный компрессор, коллектор выпуска и интеркулер. Все узлы объединяются с помощью специальных патрубков и шлангов. Многие элементы относятся к типовым и являются частью системы впуска. Так, для турбины характерно наличие интеркулера, турбированного компрессора, а также других элементов.

Каждый из узлов имеет свои особенности:

  • Турбонагнетатель — главный элемент турбины. С его помощью обеспечивается высокий уровень  давления воздушных масс в системе впуска. Кроме того, в конструкцию системы входит пара колес, установленных на роторном валу. На них предусмотрены специальные подшипники, а сами устройства расположены в индивидуальных кожухах;

  • Колесо компрессорного типа — устройство, которое втягивает воздушный поток, сдавливает его и направляет в камеру сгорания;

  • Колесо турбинного типа берет энергию ОГ и вращается в специальном кожухе. При изготовлении примеряется особый материал повышенной прочности, а именно керамика и специальные сплавы.

Рассмотренные кольца жестко «сидят» на роторном валу. При этом само устройство прокручивается на специальных подшипниках плавающего типа. Со стороны вала и кожуха имеется специальный зазор. Для нормализации работы устройства требуется его обработка машинным маслом, подача которого осуществляется по специальным каналам (смонтированы в кожухе подшипников). Важный момент — обеспечение герметичности системы и исключение течи масла. Это достигается посредством монтажа уплотнительных колец.

В некоторых конструкциях бензиновых моторов для повышения качества охлаждения применяется дополнительная система отвода тепла с помощью специальной рабочей жидкости. В этом случае кожух подшипников является частью нагнетателя в 2-х контурной системе охлаждения.

Еще одно устройство — интеркулер, который необходим для снижения температуры сжатого потока воздуха. Благодаря этому действию, увеличивается плотность изделия, возрастает давление. Конструктивно это устройство выполнено в виде радиатора с охлаждением на жидкостном или воздушном типе.

Не обходится система и без управления, в которое входит регулирующий орган, обеспечивающий оптимальное давление в системе. По сути,  регулятор — специальный клапан, ограничивающий энергию ОГ и направляющий ее мимо турбинного колеса. Благодаря этому аспекту, поддерживается оптимальное давление. Работа клапана обеспечивается с помощью специального привода, который бывает электрическим или пневматическим. Информация на устройство поступает с датчика давления наддува, а  также системы управления мотором.

На участке после компрессора может монтироваться защитный клапан, который предохраняет систему от резкого увеличения давления. Такое возможно в случае резкого перекрытия заслонки дросселя. Чрезмерное давление может стравливаться в атмосферу при помощи специального клапана.

Чтобы объяснить и понять причины появления турбоямы, важно знать особенности работы самой турбины. Так, наддув использует запас мощности газов выхлопа, которые прокручивают турбинное, а далее передают энергию на компрессорное колесо. Последнее сжимает воздух до нужного состояния и направляет его в систему. Температура нагретого потока снижается в интеркулере, после чего воздушная масса направляется в камеру сгорания.

Как отмечалось выше, коленвал двигателя и турбина не имеют прямой связи, но они все равно зависят друг от друга. Так,  ростом числа оборотов коленвала возрастает и энергия ОГ. Следовательно, турбина вращается быстрее,  направляя в камеру сгорания большие объемы воздуха.

Несмотря на ряд преимуществ, у турбины имеются и недостатки. Одним из них — эффект турбоямы, о котором и идет речь в статье. Здесь получается двойной эффект. С одной стороны, появляется «провал» в динамике машины, что хорошо заметно при наборе скорости, а с другой — резко возрастает давление наддува для устранения возникшего эффекта.



Сущность турбоямы

Отработавшие газы из двигателя могут раскрутить турбину до уровня 150 тысяч оборотов в минуту. Чем больше обороты мотора, тем выше объем ОГ и тем активнее подается воздух в цилиндры. Для контроля подачи воздуха предусмотрен байпасный клапан, выполняющий защитную функцию (о нем упоминалось выше). Его задача — устранить излишнее давление и исключить повреждение мотора.

Казалось бы, разработчики все предусмотрели, но на практике все происходит по-иному. Водители хотят сразу получить максимальную мощность, поэтому жмут педаль до конца, ожидая быстрого ответа мотора и резкого набора скорости. Как все происходит на практике? Автомобиль движется на небольшой скорости, и вдруг водитель принимает решение набрать скорость. Он нажимает на газ в пол, но ничего не происходит. Именно в этот момент и заметен эффект турбоямы. За доли секунды у водителя появляется множество предположений, почему это происходит. Но на самом деле причина находится на поверхности, и решить ее вполне реально.



В чем причины?

Разобраться с этим вопросом несложно, если понимать принцип работы турбокомпрессора. Выше отмечалось, что устройство  работает за счет выхлопных газов. При медленном вращении коленвала или в случае резкого нажатия на газ давление находится на низком уровне и почти достигает уровня атмосферного. Следовательно, крыльчатка вращается медленно, и этого недостаточно для сжатия ОГ до требуемого объема.

Итог рассмотренной проблемы в том, что возникает дефицит горючей смеси, как и необходимого для сгорания кислорода. В итоге топливо имеет недостаточную калорийность и сгорает не полностью. После этого часть подготовленной для сгорания смеси поступает в кожух турбины и продолжает гореть, из-за чего со временем появляется нагар и снижается КПД.

Но это не все. Турбированный компрессор имеет такую конструкцию, что в процессе отвода из коллектора выпуска ОГ происходит снижение скорости и частичный отбор мощности от мотора. Последнему приходится активнее работать для очистки цилиндров от выхлопа.

Рассмотренные выше потери полностью нивелируются после того, как мощность силового узла возрастает на 40 процентов и больше. В этом случае турбированный компрессор достигает необходимого давления. При этом время, которое требуется для его достижения, напрямую зависит от объема турбокомпрессора. Чем больше устройство, тем сильнее будет проявлять себя турбояма. В небольших компрессорах такая проблема практически отсутствует, ведь они быстрее набирают давление, а мощность самого устройства ниже.



Как исключить проблемы с турбоямой?

Констатация неисправности — вовсе не выход для опытного автовладельца. Имеющийся недостаток необходимо устранить. На сегодня существует  несколько основных способов, которые дают ожидаемый эффект:

  • Использование тубрины, с изменяющейся геометрией;
  • Применение группы компрессоров, которые соединены параллельно или последовательно;
  • Комбинированный тип наддува.

Каждый из вариантов заслуживает отдельного внимания:

  • Турбина VNT отличается способностью изменения геометрии, благодаря чему поток ОГ в системе оптимизируется. Суть работы устройства заключается в изменении площади входного канала. Сегодня такие изделия применяются в автомобилях с дизельными агрегатами. Чаще всего VNT-турбины можно встретить на автомобилях марки Фольксваген;

  • Несколько турбированных компрессоров, объединенных последовательно или параллельно. Такой узел монтируется на силовых агрегатах с V-образным расположением цилиндров. Суть заключается в монтаже пары небольших турбин, которые быстрее нагнетают требуемое давление из-за меньшей инерционности. Возможен и другой вариант, когда турбины ставятся друг за другом (последовательно). В этом случае рост производительности обеспечивается, благодаря применению различных турбированных компрессоров на определенных оборотах мотора. Сегодня встречаются и более продвинутые системы, когда последовательно ставится сразу три или четыре турбины. Такой практики придерживаются разработчики БМВ и Бугатти;

  • Комбинированный тип подразумевает объединение турбированного и механического наддува. На небольших оборотах сжатие обеспечивает механический нагнетатель. Как только коленвал начинает вращаться с большей скоростью, срабатывает турбокомпрессор, а нагнетатель механического типа деактивируется. Подобную систему также можно встретить на машинах марки Фольксваген.

Более простым способом решения проблемы является проведение чип-тюнинга. В процессе выполнения поставленных задач специалисты корректируют настройки в ЭБУ и устанавливает требуемые показатели. Такую работу можно делать на любых типах моторов — бензиновых и дизельных.

Еще один вариант — монтаж пауэрбокса, который коммутируется с датчиком топлива и меняет  режим работы мотора с учетом поступившей информации. Применение устройства позволяет снизить расходы топлива, а также настроить прибор под определенные задачи.



Итоги

Эффект турбоямы — обычное явление для машин с турбиной. Если водителя интересует спортивная езда, проблему можно решить, воспользовавшись одним из приведенных способов.  В остальных случаях наиболее простой путь заключается в правильной работе с педалью акселератора, которую просто не нужно резко вдавливать в пол.

Стоимость ремонтаНайти запчасть

Турбояма.