Принципиальных различий в устройстве турбонаддува нет, есть различия в размерах, конструкции некоторых узлов. Рассмотрим его работу и устройство на примере одного из самых массовых.
Термин "турбина", часто применяемый для обозначения турбонаддува, не совсем соответствует истине, так как турбина является всего лишь одной из составных частей этого агрегата. Турбонаддув состоит из корпуса, вала с крыльчатками, двух опорных и одного упорного подшипников скольжения, системы уплотнений, двух улиток, в которых вращаются крыльчатки. К этой конструкции подведен пневмопривод, приводящий в действие байпасный (перепускной) клапан (на некоторых моделях он отсутствует). Назначение байпасного клапана – регулировать обороты турбины и, соответственно, производительность компрессора. Когда давление воздуха на выходе из компрессора начинает превышать оптимальное, срабатывает пневмопривод, открывающий клапан. В результате часть выхлопных газов напрямую выходит в выхлопную систему, и обороты турбины снижаются.
Сама турбина – это крыльчатка, неразъемно насаженная на вал и приводящая во вращение другую крыльчатку – компрессор. Турбина изготовлена из жаростойкого сплава, компрессор – алюминиевый, вал – обычная среднелегированная сталь. Отремонтировать эти детали невозможно, их можно только заменить. Исключение составляет изношенный вал, который иногда можно перешлифовать и под получившийся размер изготовить новые подшипники.
Корпус турбонаддува представляет собой сплошную отливку из чугуна, в которой на подшипниках вращается вал. Изнашиваются обычно постель под подшипники и гнездо под уплотнительное кольцо. Исправить можно расточкой под новый размер. Улитка турбины – чугунная деталь сложной формы. Именно она формирует газовый поток, вращающий турбину. Улитка компрессора представляет собой алюминиевую отливку с механически обработанным местом под компрессор. Компрессор засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает его и по кольцевому каналу подает в двигатель.
На первый взгляд, конструкция проста. Но высокая точность изготовления всех без исключения деталей, сложные поверхности, точное литье могут создать много проблем для ремонта.
Как работает турбонаддув? При первых вспышках в цилиндрах двигателя выхлопные газы из коллектора сразу же попадают в улитку турбины и начинают вращать вал с крыльчатками. Пока обороты двигателя невелики, давление и скорость выхлопных газов недостаточны, компрессор вращается на холостом ходу, не создавая излишнего сопротивления на всасывании, просто перемешивает воздух. Нажимаем на педаль газа. Обороты двигателя растут, на панели загорается зеленая лампочка (если она есть), и вы чувствуете ощутимый толчок в спину. Турбина вышла на свои рабочие обороты, кстати очень высокие: 110-115 тыс. об/мин. Теперь компрессор не просто месит воздух, а эффективно сжимает его и посылает в двигатель. При этом срабатывает соответствующая сервисная система в карбюраторе, двигатель получает в цилиндры больший весовой заряд топливной смеси, резко (на 50-70%) возрастает его мощность и, соответственно, расход топлива.
Турбонаддуву приходится работать в условиях высокой температуры и высоких окружных скоростей – скорость на концах лопаток примерно такая же, как у пистолетной пули, около 300 м/сек. Скорости вращения подшипников также близки к предельно допустимым. Что же обеспечивает турбонаддуву возможность работать в таких условиях долго и надежно?
