Турбонаддув
Турбонаддув — один из методов агрегатного наддува, основанный на утилизации энергии отработавших газов. Основной элемент системы — турбокомпрессор, иногда — турбонагнетатель (анг. Turbocharger).
История Изобратения
Идея объединить турбину и компрессор на одном валу, принадлежит швейцарскому инженеру Альфреду Бюхи. Принцип турбонаддува был запатентован им 13 ноября 1905 года в патентном ведомстве США. Номер патента 1006907.
Принцип работы
Принцип работы основан на использовании энергии отработавших газов. Поток газов попадает на крыльчатку турбины, закреплённой на валу, с другой стороны которого расположены лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.
Так как воздух в цилиндры подаётся принудительно, а не только за счёт движения поршня вниз, то в двигатель попадает бо́льшая, по сравнению с атмосферным мотором, масса воздуха. Как следствие — появляется возможность подать в цилиндры и сжечь больше топлива, что и приводит к увеличению мощности двигателя.
Как правило, у турбодвигателей меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт в час, г/кВт*ч), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.
Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации. Поэтому, конструкцией турбодвигателей предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер), представляющий собой радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от горячих частей турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт. Особенно эффективен турбонаддув у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и крутящий момент,при незначительном увеличении расхода топлива. Находит применение турбонаддув с изменяемой геометрией лопаток турбины, в зависимости от режима работы двигателя.
Состав системы
Кроме турбокомпрессора и интеркулера в систему входят: регулировочный клапан (для поддержания заданного давления в системе), перепускной клапан (для отвода наддувочного воздуха в случае закрытия дроссельной заслонки), выпускной коллектор, совместимый с турбокомпрессором, а также герметичные патрубки, соединяющие всю систему воедино.