Турбонаддув — это система, которая заставляет двигатель дышать глубже, используя энергию отработанных выхлопных газов вместо того, чтобы просто выбрасывать их в атмосферу. Мотор с турбиной берёт те же самые полтора литра рабочего объёма, но сжигает при этом гораздо больше топлива за один такт. Отсюда и прирост мощности без банального увеличения количества цилиндров или их размера. Разберёмся, что такое турбонаддув на практике, как работает турбина изнутри и почему без интеркулера вся эта система теряет смысл.

Что такое турбонаддув простыми словами

Обычный атмосферный мотор всасывает воздух сам, за счёт разрежения при движении поршня вниз. Это как дышать через трубочку: воздуха ровно столько, сколько получится втянуть.

Турбонаддув работает иначе. Он берёт воздух и подаёт его в цилиндры под давлением, принудительно. Плотность воздушной смеси растёт, кислорода в камере сгорания становится больше, а значит можно впрыснуть больше топлива и получить больше энергии от каждого рабочего цикла.

Сердце всей конструкции — турбокомпрессор. Он объединяет в одном корпусе два колеса: турбину и компрессор. Оба сидят на общем валу и вращаются синхронно, хотя выполняют противоположные задачи.

Как работает турбина: разбор по шагам

Многие водители путают турбину и весь турбокомпрессор целиком, хотя это только половина механизма. Турбина отвечает за приём энергии, а не за её создание. Процесс выглядит так:

• двигатель выбрасывает горячие выхлопные газы под давлением, и они устремляются в турбинный корпус;
• лопатки турбинного колеса ловят этот поток и начинают раскручиваться, порой до 200 тысяч оборотов в минуту;
• вращение передаётся через общий вал на компрессорное колесо на другой стороне корпуса;
• компрессор засасывает обычный атмосферный воздух и сжимает его, повышая давление на впуске;
• уплотнённый воздух идёт дальше по системе, в цилиндры, где его ждёт топливо и искра.

Турбина сама по себе не добавляет ни одной лошадиной силы. Она лишь перерабатывает то, что раньше улетало в выхлопную трубу без пользы. Именно это делает наддув воздуха в цилиндры настолько выгодным решением с точки зрения КПД двигателя.

Зачем турбонаддув нужен двигателю на практике

Инженеры ставят турбину не ради моды, а ради конкретной экономии и производительности. Вот что реально даёт эта система:

• прирост мощности на 20-40% при том же рабочем объёме мотора;
• лучшее наполнение цилиндров кислородом даже на высоте или в разреженном воздухе;
• более полное сгорание топливной смеси и, как следствие, меньше несгоревших остатков в выхлопе;
• возможность ставить компактный трёхцилиндровый мотор вместо тяжёлого шестицилиндрового при схожей тяге.

Именно поэтому за последние 10-15 лет турбированные версии моторов почти полностью вытеснили большие атмосферные двигатели в массовом сегменте. Даунсайзинг, то есть уменьшение объёма при сохранении отдачи, стал ответом автопроизводителей на жёсткие нормы расхода топлива и выбросов CO2.

Что такое интеркулер и почему без него турбина работает хуже

Сжатие всегда нагревает воздух, это простая физика. А горячий воздух расширяется и теряет плотность, из-за чего теряется смысл всей затеи с наддувом.

Интеркулер решает эту проблему. Это радиатор, который стоит между компрессором и впускным коллектором и охлаждает сжатый воздух перед подачей в двигатель. Холодный воздух плотнее, значит в тот же объём цилиндра влезает больше кислорода.

Бонус интеркулера в том, что он снижает температуру во впуске и уменьшает риск детонации, особенно на форсированных бензиновых моторах. Без интеркулера турбированный двигатель на жаре или под серьёзной нагрузкой рискует получить калильное зажигание раньше времени.

Что такое турбояма и как её ощущает водитель

Турбояма — это провал в отклике педали газа, знакомый каждому, кто ездил на старых турбированных дизелях девяностых годов. Нажимаешь на газ, а мотор будто на секунду задумывается, прежде чем выдать тягу.

Причина проста: турбине нужно время, чтобы раскрутиться выхлопными газами до рабочих оборотов и создать нужное давление наддува. На низких оборотах двигателя газов мало, они слабые, турбина крутится медленно.

Современные моторы борются с турбоямой несколькими способами:

• ставят турбины меньшего размера с лёгким ротором, который раскручивается быстрее;
• используют bi-turbo компоновку, где маленькая турбина работает на низких оборотах, а большая подключается позже;
• добавляют электрический компрессор, который подхватывает наддув ещё до того, как раскрутится обычная турбина.

Как всё это работает вместе: короткая картина

Водитель жмёт на газ. Двигатель сжигает больше топлива и выбрасывает больше выхлопных газов. Эти газы толкают лопатки турбины, вал раскручивается, компрессор нагнетает воздух. Интеркулер охлаждает поток, делая его плотнее. Плотный холодный воздух попадает в цилиндры вместе с топливом, и мотор выдаёт заметно больше энергии на том же ходу поршня.

Вся цепочка занимает доли секунды, но именно из-за неё современный полуторалитровый мотор с турбиной способен тянуть как атмосферная двухлитровая или даже трёхлитровая «шестёрка» прошлых лет.