Малко за турбокомпресора
Наскоро четох от някой от колата за чип тунинга на BMW 320d F-series. Не помня точно дали беше F34 или F30, но помня точно този 320d. Човекът беше много доволен и написа, че оригиналната програма от 25d мотор е наводнена в колата му. Той също така твърди, че неговият двигател, но с различна програма (т.е. мотор 25d), е инсталиран на X5 и произвежда 218 конски сили там. Като цяло изглежда, че всичко се свежда до софтуера. След като прочетох публикацията, си помислих дали наистина е така? Вярно ли е, че същият мотор е инсталиран на 320d и 325d, но с различен фърмуер? Накратко, реших да разгледам този въпрос и започнах да се ровя в интернатите. В резултат на това копах няколко дни и изкопах толкова много материал, че трябваше да го разделя на няколко части:
И така, да тръгваме - първа част: въведение и принцип на работа на турбокомпресора.
Въведение. Пример VAGПреди 3 GT карах VW Passat CC с двигател 2.0 TDI (140 к.с.). В гамата на VW имаше и вариант на Passat CC с двигател 2.0 TDI, но с възвръщаемост от 170 к.с. Тук наистина двигателят беше същият, разликата беше само в програмата за управление на двигателя, а именно в налягането на форсирането. Даже в началото ми хрумна да мина контролния блок с оригиналната програма за 170к.с. Тук трябва да отбележа, че като цяло не съм голям привърженик на чип тунинга. Особено когато става въпрос за евтини "магически кутии", които се свързват към окабеляването на автомобила и дават "безпрецедентно увеличение на мощността и въртящия момент" за скромни пари. Има и офиси, които сами пишат програми за управление на двигателя за различни модели автомобили. Аз също имам скептично отношение към тях, тъй като е невъзможно да се напише висококачествена програма за всеки двигател на всеки модел на всяка маркамашини.
Друго нещо е оригиналната програма. Особено ако моторите са еднакви като хардуер, а разликата е само в софтуера. Но след като внимателно прочетох форумите, все по-често се натъквах на мнение, че програмата за 170 к.с. VW се оказа не много успешен и че двигателите с възвръщаемост от 140 к.с. се предполага, че са по-надеждни. Затова реших да се откажа от това начинание.
И така, класическият турбокомпресор (вижте фиг. 1 по-долу) се състои от две работни колела, разположени на една и съща ос, и работи по следния начин. След като сместа се запали в цилиндрите, изпускателните клапани се отварят и отработените газове се изхвърлят от цилиндрите към изпускателния колектор. Освен това потокът отработени газове преминава през спиралата на турбината (усукано тяло, което прилича на спирала) и навлиза в лопатките на така нареченото горещо работно колело (тъй като изгорелите газове на изхода на цилиндрите имат температура около 900 градуса). Този горещ поток завърта работното колело и отива в изпускателната тръба. И двете работни колела на турбината са монтирани на една и съща ос. Съответно, докато се върти, горещото работно колело завърта и второто, студено работно колело, което се намира в другия край на оста. Студеното работно колело засмуква въздушния поток, идващ през всмукателната система, и го изпомпва (или с други думи компресира) за доставка до цилиндрите. Вярно е, че преди този сгъстен въздух да се подаде към цилиндрите, той преминава през междинния охладител, за да понижи температурата си. В крайна сметка, в процеса на компресия, въздухът се нагрява под налягане.
Ясно е, че колкото по-високи са оборотите на двигателя, толкова повече изгорели газове произвежда, а те от своя страна въртят горещото работно колело повече. Но проблемът с класическия турбокомпресор е, че при ниски скорости потокът отработени газове, напускащ цилиндрите, не е в състояние да завърти горещото работно колело дожеланата скорост, тъй като няма достатъчна интензивност. Студеното работно колело от своя страна не може да компресира входящия въздух до необходимото налягане преди да влезе в цилиндрите, отново поради недостатъчна скорост на въртене. Това е така, защото формата на горещото работно колело е проектирана за оптимална работа при средни и високи обороти, когато потокът от отработени газове е доста интензивен. При ниски обороти, когато интензитетът на потока отработени газове не е достатъчно висок, турбокомпресорът не може да създаде необходимото налягане във всмукателната система и се появява така нареченият ефект на турбо-ямата. Най-просто казано, натискате газта, но колата "не мърда" и едва когато двигателят достигне 2000-2500 оборота, турбината се включва и се получава шут.
При твърде високи обороти класическият турбокомпресор също не е много ефективен, тъй като горещото работно колело трябва да се върти твърде бързо в такава ситуация, което може да причини липса на смазване на механизмите на турбокомпресора и в резултат на това маслен глад. А работата на турбината без смазване само за няколко секунди може да я деактивира. За да се предотврати повреда на турбината, причинена от работата й при твърде висока скорост, в корпуса на горещото работно колело е предвиден клапан, когато се отвори, излишните отработени газове излизат директно в изпускателната тръба, без да навлизат в работното колело на турбината. В резултат на това ефективността на турбокомпресора намалява, когато клапанът е отворен.
Обобщавайки всичко по-горе за класическия турбокомпресор, имаме следното: турбо-пит ефект при ниски обороти, неефективна работа при високи обороти. За водача първото означава забавена и нелинейна реакция на педала на газта. И двата описани недостатъка предполагат честа смяна на предавките, за да се поддържа постоянно двигателят "вътре".тон", т.е. поддържа скорост в диапазона на максималния въртящ момент. Тези проблеми принудиха инженерите да излязат с по-модерна технология, но повече за това в следващата част. И накрая, няколко графики на мощността и въртящия момент спрямо скоростта на двигателя - атмосферен двигател (фиг. 2) срещу турбо двигател (фиг. 3):
И на двете графики синята линия представлява въртящ момент в Nm, червената линия представлява мощност в киловати. Може би сравнението не е съвсем правилно, тъй като графиката за турбо двигателя показва характеристиките на дизелов двигател и дори на боксер. Въпреки това, основната разлика все още може да бъде проследена - на фиг. 3 ясно показва така наречения "рафт" на въртящия момент в турбо двигател. Тоест при обороти на двигателя в диапазона от 1800 об/мин до 2400 об/мин е наличен максималният въртящ момент, който в случая е 350 нютон метра. При двигател с естествено пълнене максималният въртящ момент е достъпен само в една точка. Веднага ще кажа, че различните турбо технологии влияят върху формата на синята линия на фиг. 3, а именно колко рязко/наклонено се издига до "рафта" и колко рязко/бавно пада след "рафта". С други думи, различни технологии са предназначени да увеличат ширината на "рафта" на въртящия момент, както и да направят така, че този "рафт" да започне възможно най-рано.
Това е всичко за днес и ще се видим в следващата част!