Как избавиться от турбоямы и почему она образуется?

Как избавиться от турбоямы и почему она образуется?

Скачать PDF

Отсутствие резкого разгона двигателя заставляет задуматься над тем, как избавиться от турбоямы, которая препятствует нормальному наращиванию мощности. Под турбоямой принято понимать процесс, при котором наддувное давление, подаваемое на турбину ДВС, является недостаточным для раскручивания ротора в полном объеме.

При этом происходит некоторая задержка времени, пока объем газов, находящихся под давлением, сможет поступить на роторную крыльчатку, и, как следствие мощность возрастет до необходимого уровня.

Такое явление может длиться несколько секунд. За это время мотор работает как атмосферный двигатель, и поэтому выдает гораздо меньшую мощность и не имеет возможности полноценного разгона.

Турбоямы чаще всего возникают на дизельных турбированных силовых агрегатах, поскольку сама турбина предназначена для нейтрализации более поздних воспламеняющих характеристик. Проблема задержки давления на крыльчатку ротора и развития мощности двигателем существует также и в бензиновых моторах, которые снабжены турбоускорителями.

Что такое турбояма и почему она возникает?

Эффект турбоямы возникает из-за того, что турбодвигатели хорошо работают на высоких оборотах, а вот на низких при ускорении, как говорится, «зависают». Чтобы посмотреть на проблему с технической точки зрения, стоит изучить принцип работы системы.

Турбированные двигатели используют для работы энергию выхлопных газов. То есть то, что обычно «поглощает» выхлопная труба, турбонаддув использует для повышения мощности двигательной системы. Конструкция турбины предполагает наличие пары крыльчаток, которые фиксируются на один вал, но находятся далеко друг от друга — в разных камерах. Первая крыльчатка турбины – ведущая, вторая – ведомая.

Ведущая приводится в действие выхлопными газами. Она производит вращательные движения, приводя в действие ведомую. Последняя же засасывает воздух извне и направляет его в двигательную систему под определенным давлением.

Уровень давления, под которым подается поток воздуха, напрямую зависит от интенсивности потока выхлопных газов. Для безопасности турбированные автомобили дополнительно оснащаются клапанами сброса давления на случай его превышения сверх максимально допустимого. Без клапана двигатель может просто разорвать.
При работе на высоких оборотах такой механизм довольно эффективен. Но вот на низких оборотах возникают сбои.

Выжимая газ, водитель ждет мгновенного и резкого ускорения. Но автомобиль просто замирает на месте на несколько секунд (обычно до 3-х) и только потом срывается с места. Именно этот эффект и назвали турбоямой.

Почему возникает проблема турбоямы? Потому что крыльчаткам нужен выхлоп, а для этого топливно-воздушная смесь должна попасть в цилиндры, после того как будет нажата педаль газа, сгореть там и образовать продукты сгорания. Ведь при работе на низких оборотах выделения минимальны, вращаются крыльчатки довольно вяло.

Как определить турбояму?

Это очень просто. Если при наборе оборотов наблюдаются провалы и скорость увеличивается с заметной задержкой, это явный признак наличия турбоямы.

Как устроена турбина

Турбина в авто может раскручиваться со скоростью 150 000 оборотов в мин. и больше. Причем, чем больше выхлопных газов попадает на ее крыльчатку, тем выше обороты, а значит, нагнетается все больше воздуха.

Чтобы ограничить число оборотов, в агрегате предусмотрен клапан управления турбиной. Он сбрасывает часть давления газов, защищая тем самым мотор от «разноса». Но случается, что водитель, нажимая на педаль газа, ожидает немедленного ускорения авто, а этого может не произойти. Почему так бывает?

Как возникает турбояма

Из-за задержки турбокомпрессора возникает так называемая турбояма, то есть задержка мощности и увеличения оборотов мотора при резком нажатии на педаль газа. Инерция турбины вызывает «провал» при наборе оборотов мотора. Происходит своего рода скачок в разгоне машины.

После того, как вы нажали на педаль акселератора, в цилиндры начинает поступать топливо, и только после его сгорания отработанные газы поступают к крыльчатке турбины. Она в свою очередь подает в цилиндры мотора больше воздуха и происходит ускорение. Теперь можно выполнять обгон.

Устройство вакуумного клапана управления турбиной и его роль

На самом деле, клапан турбины имеет огромное значение. Если мотор расходует мало воздуха при сбросе газа, может возникнуть разрыв труб либо повреждение самой турбины. Дело в том, что воздух пытается выйти назад через турбину, что может ее остановить или даже заставить вращаться в обратном направлении. Это ведет к повышенной нагрузке на валы, подшипники, колесо компрессора.

Клапан управления геометрией турбины предназначен для поддержания давления среды на определенном уровне. Путем перепуска воздуха выпускается давление наддува, и турбина остается в свободном вращении в вакууме. Это уменьшает возможность возникновения турбоямы.

Как избавиться от турбоямы

• Снизить эффект можно путем изменения работы мотора с помощью чип-тюнинга. При этом изменяются настройки блока управления и задаются необходимые параметры.
• Не так дорого, но также эффективно избавиться от этой проблемы позволяет установка пауербокса (устройства, которое изменяет режим работы мотора).

Третий вариант – использование турбины с изменяемой геометрией или установка еще одной механической турбины или второго компрессора, которые аккумулируют воздух в случае резкого ускорения авто.

В связи с чем возникает проблема турбоямы?

Турбина, которая приводится в работу при помощи энергии отработанных газов, выглядит как две почти похожих крыльчатки. Они закреплены с одним валом, но находятся на разных камерах, поэтому нет соприкосновения друг с другом, а также находятся в полной герметизации. Одна из крыльчаток является ведущей, вторая же ведомой.

Ведущая крыльчатка раскручивается при помощи выхлопного газа, который выходит из мотора, при ее вращении передается энергия ведомой крыльчатке, которая, в свою очередь, также вращается. Ведомая крыльчатка в свою очередь начинает процесс засасывания уличного воздуха, который подается под высоким давлением в двигатель.

И первая, и вторая крыльчатка набирают приличное количество оборотов, число которых достигает до 50 тысяч, а бывает и выше. В таком случае давление, которое входит в систему, достигает максимальных показателей. Количество оборотов непосредственно зависит от потока выхлопа, чем выше его показатели, тем выше количество оборотов на турбине.

Многие системы оснащены специальным клапаном, который выполняет функцию «сброса давления», который называют по-иному «байпасным» клапаном. Именно данный клапан сделан таким образом, что отвечает за сброс и полный контроль лишнего давления. Если же не будет таких действий, то система подачи смеси топлива может быть повреждена. Двигатель также может выйти из строя. Если обороты высоки, то система будет отличаться особой производительностью, именно в этом случае поток выхлопа увеличивается в разы. Однако в низах ситуация будет обстоять не так хорошо.

Если обороты холостые, то при ускорении, водитель жмет педаль газа и ожидает моментальной реакции, однако его ожидание не оправдывается. Такое ожидание продолжается до 3 секунд. После этого машина делает характерный выстрел, который и называют турбоямой.

Ситуация обстоит в следующем. Когда идет нажим на педаль газа, то топливная смесь проходит в цилиндры, после этого она сгорает в качестве выхлопа выходит наружу, что приводит в действие турбину. Если обороты слабые, то поток выхлопных газов снижается, что приводит к замедлению крыльчаток.

Турбояму можно охарактеризовать, как задержку мощности, которая заметна при нажатии на педаль. Если нажимать на педаль постоянно, то выхлоп будет идти на полную мощность, что исключает появление турбоямы.

Турбояма на бензиновом двигателе

Некоторые специалисты утверждают, что проблема турбоямы свойственна только дизельным автомобилям. Причина простая — на многих дизелях рабочие обороты не превышают 2000–3000 об/мин, поэтому водители и чаще обращают внимание на турболаг.

Однако бензиновые авто также подвержены эффекту турбоямы, в первую очередь из-за физики работы турбированных двигателей. Холостые обороты у бензиновых автомобилей, как и у дизелей, — 600–1000 об/мин. Соответственно, при резком ускорении проблема проявляется и там и там. При сгорании топлива на бензиновых авто образуется малое количество выхлопных газов. Это влияет на скорость вращения крыльчатки турбины и, следовательно, на появление задержки при ускорении.

Водителям приходиться подстраивать стиль вождения, чтобы нивелировать эффект турбоямы. Это «неудобство» многих раздражает, поэтому применяют различные способы сглаживания турболага.

Как образуется турбояма

Так почему при нажатии на педаль турбированный мотор реагирует с запозданием? Причина проста – необходимо время на раскрутку крыльчатки. То есть, утопленный в пол акселератор только запускает процесс раскрутки турбины. Фактически, она начинает работать после сжигания увеличенной порции топлива, поступившего в цилиндры, результатом чего становится образование большего объема выхлопных газов. Они и запускают процесс нагнетания в цилиндры воздуха. Промежуток между командой на начало разгона и фактическим увеличением скорости и называется турбоямой.

Если охарактеризовать явление максимально просто, то это задержка, необходимая для раскрутки крыльчатки. Она заметна только при резком возрастании оборотов и мощности мотора.

Особенности устранения турбоямы на бензиновом моторе

Бензин при сгорании образует меньшее количество выхлопных газов. Это также влияет на скорость изменения частоты вращения турбомеханизма. Для того, чтобы автовладелец не узнал, что такое турбояма, автопроизводители разрабатывают всевозможные конструктивные решения. Появление нагнетателя, позволило избавится от зависимости объема подаваемого воздуха в камеру сгорания от количества выхлопных газов.

Для высокодинамичных машин используется измененная компоновка радиатора, который располагается под углом. Недостатком ухода от фронтального размещения является снижение поступления воздуха, охлаждающего двигатель. При этом воздушный поток раскручивает турбину, создавая давление на крыльчатке турбомеханизма.

Причины возникновения

Все уже примерно поняли, что такое турбояма двигателя. Такая проблема знакома многим, кто эксплуатирует машины с турбированными моторами. И если у вас стоит движок с турбонагнетателем, всегда есть вероятность ощутить на себе эффект турбоямы.

Сильнее всех проблему в турбине ощущают те водители, которые предпочитают достаточно быструю и динамическую езду. Вряд ли они получают удовольствие от того, что при нажатии педали газа до упора, вместо ускорения наблюдается провал, а затем машину резко дёргает вперёд. Это происходит лишь тогда, когда турбина двигателя выходит на своё рабочее давление.

Важно заметить, что подобный эффект встречается на всех типах турбированных моторов. А потому и бензиновые и дизельные двигатели находятся в зоне риска.

Наверняка все знают о возрастании мощности силового агрегата при увеличении количества подаваемого топлива внутрь камеры сгорания. Но такого эффекта удастся достичь лишь в той ситуации, когда образовавшаяся топливовоздушная смесь полностью сгорит. На турбомоторах возникает дефицит кислорода, из-за чего падает крутящий момент.

Чтобы турбомотор получал необходимое количество воздуха, здесь предусмотрено наличие турбины. Именно на неё возлагается функция по обеспечению необходимого объёма кислорода для полного сгорания поступающего в камеру топлива.

Классическая турбина представлена в виде пары крыльчаток, которые располагаются на едином валу в двух раздельных камерах. Вращение первой крыльчатки осуществляется за счёт выхлопных газов, что позволяет активировать вторую. Вторая крыльчатка захватывает воздух, и начинает подавать его в камеру сгорания под давлением. Чем активнее выхлопы будут вращать первую крыльчатку, тем больше свежего кислорода сможет подать вторая.

Когда водитель нажимает на педаль акселератора, объём поступающего топлива моментально увеличивается. Когда горючее сгорает, газы воздействуют на крыльчатку. При этом увеличение оборотов турбины происходит только с определённой инерцией. Именно это не позволяет турбомотору развить свою максимальную мощность. Как только турбина достигнет нужных оборотов, начнётся требуемое ускорение.

Турбированные двигатели прекрасно работают на высоких оборотах. Но на низких начинают проявляться недостатки системы. Турбояма возникает по причине того, что для работы крыльчатки требуется большое количество выхлопных газов. А для этого сначала нужно, чтобы топливовоздушная смесь попала в цилиндры двигателя. Водитель нажимает на газ, смесь сгорает и выделяется выхлоп. Но когда обороты низкие, выхлопной газ образуется в незначительном количестве, из-за чего крыльчатка вращается слабо.

Создаётся своего рода замкнутый круг. Чем больше топлива, тем больше нужно кислорода, подаваемого турбиной. Но чтобы турбина могла подать требуемое количество воздуха, она сама нуждается в большом количестве выхлопа. Период между нажатием педали газа и увеличением количества выхлопа, позволяющего ускорить вращение крыльчатки, и называется турбоямой.

Суть процесса

В турбине турбодвигателя установлены 2 крыльчатки – «ведущая» и «ведомая», с жестким креплением к общему валу и расположением в отдельных герметизированных камерах.

В силу того, что обе крыльчатки (ведущая и ведомая) жестко прикреплены к одному общему валу, ведомая крыльчатка тоже начинает вращаться и нагнетать атмосферный воздух в камеры сгорания цилиндров. Крыльчатки турбины способны вращаться со скоростью более 150 000 об/в минуту. И чем сильнее поток выхлопного газа будет давить на ведущую крыльчатку, тем быстрее будет вращаться ведомая крыльчатка и, соответственно, тем мощнее будет нагнетаться воздух в камеры сгорания цилиндров.

На раннем этапе эксплуатации в описанном выше технологическом процессе существовала опасность так называемого «разноса мотора», когда обороты мотора начинали бесконтрольно (независимо от водителя) расти, а с ними (при включенной передаче) начинала бесконтрольно увеличиваться и скорость. Мотор как бы выходил из-под контроля и «шел в разнос», буксуя на месте, бесконтрольно разгоняясь и выдавая из выхлопной трубы черный или белый густой дым с языками пламени и сильным шумом. Чем и как плохо это могло закончиться, представить себе не трудно…

Чтобы ограничить число оборотов турбины и спасти мотор от «разноса», в конструкции турбодвигателя стали применять перепускной клапан для сброса некоторой части выхлопного газа (точнее, сброса его давления). Однако такой способ спасения от «разноса» принес и недостаток – эффект турбоямы.

Знакомьтесь: турбояма

ЧТО ТАКОЕ ТУРБОЯМА ДВИГАТЕЛЯ?

Турбояма (турбо-лаг) — ощущения при вождении автомобиля, оснащенным двигателем с турбонаддувом. Эффект турбоямы проявляется на машинах с бензиновыми и дизельными моторами. Расскажем что такое турбояма и как от неё избавиться.

Турбояма — это провал при наборе оборотов двигателя из-за инерции турбины. «Газу дал», а машина не сразу ускоряется. Из-за эффекта турбоямы происходит скачок в разгоне автомобиля. Теперь подробно, почему это происходит.

КАК ПРОИСХОДИТ ЭФФЕКТ ТУРБОЯМЫ?

состоит из двух крыльчаток, закрепленных на общем валу, но находящиеся в отдельных камерах, герметично отделенные друг от друга. Одну из крыльчаток заставляют вращаться поступающие на нее выхлопные газы двигателя. Так как вторая крыльчатка с ней жестко связана, то она также начинает вращаться и захватывать свежий воздух, подавая его в цилиндры двигателя.

Турбина может раскручиваться свыше 150 000 об/мин, т.е. чем больше выхлопных газов подается на крыльчатку турбины, тем выше ее обороты, а значит, она будет нагнетать больше воздуха.

Чтобы ограничить набор оборотов турбины устанавливается сбрасывающий часть давления отработавших газов, спасая двигатель от «разноса». Однако присутствует существенный недостаток.

Происходит следующее. Автомобиль движется с небольшой скоростью и мотор работает также с небольшими оборотами. В пути возникает необходимость обгона и водитель резко нажимает на педаль газа, но ничего не происходит. Это «турбояма», вызванная задержкой турбины. Т.е. другими словами «турбояма» — задержка мощности и увеличения оборотов двигателя во время резкого нажатия педали газа.

После нажатия на педаль акселератора, в цилиндры подается топливо, которое должно сгореть и только после этого отработанные газы поступают к крыльчатке турбины. Начинается наращивание ее оборотов, турбина начинает подавать в цилиндры двигателя больше воздуха и происходит ожидаемое ускорение, позволяющее выполнить обгон.

КАК ИЗБАВИТСЯ ОТ ТУРБОЯМЫ?

Чтобы избавиться от турбоямы, не нужно искать замену турбины, а снизить эффект турбоямы путем изменения работы двигателя. Сделать можно при помощи . В процессе, специалисты изменяют настройки в блоке управления, задавая необходимые параметры. Сделать можно на любой автомобиль, как с бензиновым, так и дизельным мотором.

Проблему с эффектом турбоямы инженеры решили путем применения турбины с изменяемой геометрией или применения второй, но механической турбины или компрессора для аккумулирования воздуха. Так, Volvo применяет двухлитровых баллон со сжатым воздухом, который при резком открытии дросселя отправляет его по кратчайшему пути к цилиндрам, дабы полностью исключить турбояму.