Современные турбины

Современные турбины
Роль турбины заключается в увеличении плотности воздуха, потупаещего в двигатель, таким образом обеспечивается возможность сжигать больше топлива. Больше сгоревшего топлива обеспечивает больше энергии от сгорания и соотвественно больший момент. В случае с атмосферным (не турбовым) двигателем, наибольшее давление — это атмосферное, т.е. 1 бар или 14.5 psi. Прелесть турбовых двигателей заключается в возможности значительного увеличения давления…

Современные турбины

Роль турбины заключается в увеличении плотности воздуха, потупаещего в двигатель, таким образом обеспечивается возможность сжигать больше топлива. Больше сгоревшего топлива обеспечивает больше энергии от сгорания и соотвественно больший момент. В случае с атмосферным (не турбовым) двигателем, наибольшее давление — это атмосферное, т.е. 1 бар или 14.5 psi. Прелесть турбовых двигателей заключается в возможности значительного увеличения давления…

Собственно турбина состоит из двух основных элементов — это сама турбина и компрессор. Выпускной газ проходя через турбину раскручивает крыльчатку, это такой вентилятор, расположенный в корпусе самой турбины. Вращение крыльчатки передается к другой части турбины — компрессору. Компрессорный пропеллер обеспечивает нагнетание воздуха в двигатель, это осуществляется по-тому же принципу что и работа турбины, только в направлении к двигателю. Как Вы наверное уже догодались, чем больше давление — тем больше воздуха поступает в двигатель. Но вы не можете бесконечно увеличивать давление в двигателе (во всяком случае без возникновения проблем). Если турбина «перерабатывает» возникает излишнее тепло (следствие усиленной работы), обратное давление, пульсация, корпус турбины может треснуть, подшипники могут значительно сократить срок своей службы, может потечь масло и даже можно повредить двигатель. Поэтому давление можно увеличивать не злоупотребляя, типичные значения это от 8 до 12-14 psi, но если вы собираетесь поднимать больше, Вам скорей всего потребуется другая турбина.

Замена турбины
Типичная модификация турбина заключается в установке более высокопоточного компрессора, и возможно, несколько большей крыльчатки самой турбины. Обратный эффрект от этого заключается в уменьшении воздействии выпускных газов на турбину, что способствует снижению ее скорости и как следствие снижению давления в начале цикла раскручивания. Обычно оба корпуса, как компрессора так и турбины, можно заменить на большие и таким образом открыть возможность для пропуска большего количества газа.
Однако следует помнить, что для Вашей модели, «нужную» турбину тщательно подбирал производитель. Это означает правильное соотвествие между диаметрами выхода и входа (турбины и компрессора), как правило, производитель устанавливает одинаковые размеры. Однако недавно, стали получать распространение так называемые «гибридные» турбины. Очень важно понимать, что такая «высокопоточная» турбина не обеспечит такую же мощность в конце диапазона оборотов как и стандартная турбина. Производители автомобилей, как правило, подбирают турбину таким образом, чтобы была хорошая тяга с низов, при этом естественно теряется некоторый момент в конце диапазона оборотов. Кроме этого, улучшения так же делается в плане надежности турбин для работы с высоким давлением. Большинство турбин используют 180-ти градусный упорный подшипник, расположенный в корпусе. Такой подшипник прекрасно работает при «нормальном» давлении, но довольно быстро изнашивается если значительно увеличивать давление. Решением является
1000
применение 360-ти градусного подшипника, который на большинстве турбин значительно улучшает надежность и соотвественно продляет срок службы турбины. Модификация турбин может вызвать на некоторых двигателся эффект обратного давления, когда поток воздуха начинает двигаться в обратном направлении, что обычно приводит к повреждению крыльчатки.

Возможные замены
Если у Вас небольшой бюджет для замены турбины, то лучше всего воспользоваться б/у комплектующими из японии. Выбор довольно широк, начиная от крохотной IHI RHB31 до большой Garrett T3. Лучше всего, ориентироваться по объему двигателя и брать турбину от автомобиля с двигателем близким по объему к Вашему.

В качестве примера можем привести несколько турбин и примерную мощность которую развиваеют двигатели.

NISSAN SR20DET (Garrett T28) — 164kW
TOYOTA 2JZ-GTE (Toyota CT twin turbo) — 208kW
MITSUBISHI G63B Starion (TD05/6) — 131kW
MAZDA B6 Turbo (IHI RHB5*) — 104kW
DAIHATSU CB70 (IHI RHB5*) — 78kW

Современные турбины
Современные турбины часто используют керамику. Керамика имеет меньшую плотность чем сталь, таким образом уменьшается инерция, и турбина быстрей раскручивается. Большинство современных турбин используют сплав на основе никеля. «Керамические» турбины устанваливались на многие старые Ниссаны. Это связано с тем, что Ниссан одни из первых обнаружили полезные свойства керамики для турбин, которые выражаются в улучшении отдачи вплоть до 45%, и время на раскрутку турбины уменьшается примерно на 20%, в сравнении с обычной турбиной. Однако керамические турбины больше подвержены воздействию всяких нехороших частей поступающих из выпускного коллектора. Кроме этого, такие турбины больше чувствительны к ударным нагрузкам (их желательно не ронять!).

Шариковые подшипники
Смысл применения шариков — это уменьшение трения, и соотвественно увеличении силы выпуска. И снова, пальма первенства принадлежит компании Ниссан, улучшение от использования шариковых подшипников составляет около 45% и время на раскрутку уменьшается примерно на 25%. Шарикоподгипниковые или роллерные турбины Garrett можно узнать по 6 болтам на их корпусе. Garrett является ведущим производителем шарикоподшипниковых турбин, это компания снабжает своими частями многие известные фирмы, например такую как HKS. Компания APEXi использует части от IHI, эти турбины часто встречаются на автомобилях Субару

.

Турбины с раздвоенным пульсом
Такие турбины имеют раздельные пути ведущие к турбине, это поддерживает пульс от выпускных газов в более изолированном состоянии, соотвественно разные цилиндры оказывают меньше дурного влияния друг на друга, поэтому отдача улушается. Так называемые турбинные с раздвоенным пульсом (или с двойным входом) доступны от многих тининговых компний, серийно же они встречаются на двигателе Toyota 3S-GTE, а также на некоторых Ниссанах.

Изменяемая геометрия
Один из примеров изменяющейся геометрии это сопло турбины. Там несколько лопаток расположены по-кругу корпуса турбины, и соединениы с мезанизмом, регулируюшим углы. Зазор между лопатками может меняться, таким образом изменяется раскручивание турбины. Естественно, для работы такой турбины требуется специальный управляющий механизм, цель которого обеспечить оптимальную производительность турбины во всем диапазоне работы. К сожалению такие турбины достаточно дорогие и не очень надежны.

Перепускные клапана (Wastegates)
Цель перепускного клапана — пустить часть выпускн
1000
ого газа в обход турбины, таким образом ограничив скорость вращения турбины и соответственно и давление на впускном коллекторе. Перепускные клапана бывают двух видов: внутренние и внешние. На большинстве турбин используются внутренние. В следствие их расположения, поток проходящего воздуха очень ограничен, что не способствует высокой эффективности, соответственно газ может устремиться в турбину, так как там пройти проще, и повредить ее или двигатель.

Другая проблема, что выходящий из турбины газ и газ идущий в обход могут «резко встретиться», в следствие чего может возникнуть эффект турбулентности, что оказывает отрицательное влияние на мощность.

Внешние перепускные клапана, устанавливаются отдельно от турбины, именно такие ставятся на гоночные машины. Такие клапана, как правило более надежны, но их размер часто не способствует удачному расположению под капотом обычной гражданской машины. Такие компании как HKS, Garrett и Turbonetics выпускают перепускные клапана нескольких размеров, выбирать подходящий следует в зависимости от мощности. Одно из преимуществ внешнего клапана это возможность регулировки механизма, т.е. точки когда пружина начинает действовать.

Отношение A/R
Это очень важный параметр, измеряется как отношение входа турбины к радиусу центральной части. Если Вам непонятно, то надо запомнить что больший номер означает что турбину будет раскручиваться медленнее чтобы достичь нужного давления и меньше будет отдача в конце диапазона оборотов. Нужны ли Вам карты развиваемого давления для выбора турбины? Да, если у Вас они есть и Вы точно знаете какой поток воздуха необходим Вышему двигателю. Интересно, как Вы собираетесь измерять этот поток? 😉 Самый эффективный способ выбора правильной турбины для Вашего автомобиля это поэкспериментировать на стенде по замеру мощности!