Представь ситуацию: ты едешь на своей турбированной машине, нужно совершить обгон. Уверенно давишь на газ, а в ответ - пауза. Секунду, а то и две, мотор будто "думает", прежде чем выдать долгожданный пинок под капотом. Это и есть турбояма, или турболаг - самый известный компромисс турбонаддува.
Это не поломка. Это фундаментальная физика, с которой инженеры воюют десятилетиями. Кстати, многие ошибочно думают, что это проблема только дизелей. Нет, бензиновые моторы от нее тоже страдают, просто на дизелях с их низкими оборотами это часто заметнее. Сегодня разберем, откуда берется эта задержка, и главное - как современные технологии вроде твин-скрол турбин и электронных наддувов ее практически сводят на нет.
Корень зла: почему тяжелый ротор не может крутиться мгновенно
Чтобы понять проблему, нужно знать врага в лицо. В основе турбокомпрессора - общий вал, на котором жестко закреплены две крыльчатки. Одна (турбинное колесо) раскручивается потоком выхлопных газов из двигателя. Вторая (компрессорное колесо), связанная с первой, засасывает и сжимает воздух, нагнетая его в цилиндры. Больше воздуха - больше топлива можно сжечь - выше мощность. Все гениально.
Но здесь в игру вступает инерция. Вал с крыльчатками - это массивная деталь, настоящий стальной волчок. На низких оборотах мотора, скажем, 1500 об/мин, поток выхлопных газов слабый. Его энергии не хватает, чтобы мгновенно раскрутить этот узел с места до рабочих десятков или сотен тысяч оборотов в минуту. Нужно время. Вот этот промежуток между нажатием на педаль и набором давления наддува и есть турбояма. Чем больше и мощнее турбина, тем обычно инерция выше и задержка ощутимее.
Первое оружие инженеров: Twin-Scroll - "двойная улитка"
Одно из самых элегантных решений - турбокомпрессор с технологией Twin-Scroll, то есть с двойной "улиткой" (каналом) для выхлопных газов. В чем суть? В обычной турбине выхлоп от всех цилиндров сливается в один общий канал перед крыльчаткой. Импульсы газов из разных цилиндров могут сталкиваться, создавая беспорядок и вредное противодавление, которое мешает раскрутке.
Твин-скрол все меняет. Выпускной коллектор и корпус турбины разделены на два изолированных канала. Цилиндры группыруются так, чтобы импульсы в каждый канал поступали через равные промежутки, не мешая друг другу. Кстати, это похоже на разделение автомобильного потока на две отдельные полосы для устранения пробки. В результате энергия каждого импульса используется максимально эффективно, толкая крыльчатку с оптимальным углом и силой.
Что это дает на практике? По данным испытаний, переход с обычной турбины на твин-скрол на четырехцилиндровом моторе может сократить время турболага на полсекунды и более, одновременно увеличив мощность и крутящий момент на средних оборотах до 20%. Эффективность двигателя тоже растет. Некоторые производители фиксировали снижение расхода топлива почти на 9% при сохранении прежней мощности после такого перехода.
Следующий уровень: электроника вступает в бой
Механика - это здорово, но современная борьба с турбоямой уже немыслима без электронного управления. Фактически, это целый арсенал.
Взять, к примеру, турбины с изменяемой геометрией (VGT/VNT). Особенно они полюбились создателям дизелей. Вокруг турбинного колеса размещены подвижные лопатки. На низких оборотах они смыкаются, сужая канал для выхлопных газов. По принципу шланга с насадкой: если прижать конец, струя бьет сильнее и дальше. Так и здесь - слабый поток газов ускоряется и с большей энергией бьет по лопаткам, быстро раскручивая ротор. С ростом оборотов лопатки плавно раздвигаются, пропуская больший объем газов без излишнего сопротивления. Турбояма сокращается кардинально.
Еще более продвинутый фронт - электрические турбокомпрессоры и компрессоры. Здесь классическую связку "выхлоп-ротор" разрывают. Электромотор, получающий питание от бортовой сети, может мгновенно раскручивать компрессорное колесо независимо от оборотов двигателя. Нужен резкий разгон с низких оборотов? Электромотор за доли секунды создает необходимое давление. А следом подключается энергия выхлопных газов. Задержка стремится к нулю. Это уже не будущее, а реальность в ряде современных и гибридных автомобилей.
Не стоит забывать и про системы наддува с двумя турбинами (би-турбо, твин-турбо). Их подход прост: если одна большая турбина дает лаг, давайте поставим две поменьше. Они могут работать параллельно (каждая на свою группу цилиндров) или последовательно (маленькая - на низких оборотах, большая - на высоких). В итоге инерция каждой из турбин меньше, и они выходят на буст быстрее. Правда, такая система сложнее и дороже, что долго ограничивало ее распространение.
Наша компания Mr.Glushitel уже более 5 лет специализируется на доработке и ремонты выхлопных систем автомобилей. В частности:
- мы удаляем катализаторы (проводя бесплатную диагностику перед процедурой);
- меняем гофры глушителя;
- удаляем сажевые фильтры (физически и программно);
- устанавливаем механические и электронные обманки
На все работы мы даем 720 дней гарантии. Чтобы просчитать стоимость работ на вашем автомобиле и получить 15%-ую скидку на все услуги (акция для читателей ДЗЕНа) - переходите на сайт нашей компании и заполняйте форму
Турбояма - это действительно отголосок физических законов, а не конструкторский просчет. Но как видишь, инженеры не сдаются. От механических хитростей вроде раздельных каналов твин-скрол турбин до высокотехнологичных электрических наддувов - арсенал для борьбы с задержкой постоянно растет. Современные турбированные моторы становятся все отзывчивее, и эта разница особенно заметна, если сравнить поведение старого турбо-автомобиля и нового. Кстати, прогресс настолько значителен, что во многих случаях понятие "турбояма" для водителя превращается из назойливой проблемы в почти неощутимую особенность характера мотора. И это отличная новость для всех, кто ценит и динамику, и эффективность.