Турбонаддув

центробежный компрессор

Турбонаддув — один из методов агрегатного

, турбонаддув используется практически всегда.

Принцип турбонаддува был запатентован Альфредом Бюхи в 1911 году в патентном ведомстве США^[1].

История развития турбокомпрессоров началась примерно в то же время, что и постройка первых образцов двигателей внутреннего сгорания. В 1885—1896 г. Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель проводили исследования в области повышения вырабатываемой мощности и снижения потребления топлива путём сжатия воздуха, нагнетаемого в камеру сгорания. В 1905 г. швейцарский инженер Альфред Бюхи впервые успешно осуществил нагнетание при помощи выхлопных газов, получив при этом увеличение мощности до 120 %. Это событие положило начало постепенному развитию и внедрению в жизнь турботехнологий.

Сфера использования первых турбокомпрессоров ограничивалась чрезвычайно крупными двигателями, в частности, корабельными. В авиации с некоторым успехом турбокомпрессоры использовались на истребителях с двигателями Рено ещё во время Первой Мировой войны. Ко второй половине 1930-х развитие технологий позволило создавать действительно удачные авиационные турбонагнетатели, которые у значительно форсированных двигателей использовались в основном для повышения высотности. Наибольших успехов в этом достигли американцы, установив турбонагнетатели на истребители

с турбонагнетателем, обеспечившим ему выдающиеся летные характеристики на больших высотах.

В автомобильной сфере первыми начали использовать турбокомпрессоры производители грузовых машин. В 1938 г. на заводе «Swiss Machine Works Sauer» был построен первый турбодвигатель для грузового автомобиля. Первыми массовыми легковыми автомобилями, оснащенными турбинами, были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок в 1962—1963 гг. Несмотря на очевидные технические преимущества, низкий уровень надежности привел к быстрому исчезновению этих моделей.

Начало использования турбодвигателей на спортивных автомобилях, в частности, в Формуле-1 в 70-х годах, привело к значительному увеличению популярности турбокомпрессоров. Приставка «турбо» стала входить в моду. В то время почти все производители автомобилей предлагали как минимум одну модель с бензиновым турбодвигателем. Однако по прошествии нескольких лет мода на турбодвигатели начала проходить, так как выяснилось, что турбокомпрессор, хотя и позволяет увеличить мощность бензинового двигателя, сильно увеличивает расход топлива. На первых порах задержка в реакции турбокомпрессора была достаточно большой, что также являлось серьёзным аргументом против установки турбины на бензиновый двигатель.

Коренной перелом в развитии турбокомпрессоров произошёл с установкой в 1973 г. турбокомпрессора на серийный автомобиль BMW 2002 turbo, в 1974 г. — на Porsche 911 turbo, а затем в 1978 г. — с выпуском

на рабочем ходу, их выхлопные газы имеют более низкую температуру. Это снижает требования к жаропрочности турбины и позволяет делать более дешёвые или более изощрённые конструкции. Именно поэтому турбины на дизельных двигателях встречаются гораздо чаще, чем на бензиновых, а большая часть новинок (например, турбины с изменяемой геометрией) сначала появляется именно на дизельных двигателях.

Принцип работы основан на использовании энергии отработавших газов. Поток выхлопных газов попадает на крыльчатку турбины (закреплённой на валу), тем самым раскручивая её и находящиеся на одном валу с нею лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя. Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большее количество смеси воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ находится под большим давлением и соответственно возникает большая сила, давящая на поршень.^[стиль]

Как правило, у турбодвигателей меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-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

] Турбонаддув особенно эффективен в дизельных двигателях тяжёлых грузовых автомобилей. Он повышает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива.^[источник не указан 2362 дня] Находит применение в зависимости от режима работы двигателя.

Наиболее мощные (по отношению к мощности двигателя) турбокомпрессоры применяются на тепловозных двигателях. Например, на дизеле Д49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.^{[источник не указан 2362 дня]}

Наибольшей (по абсолютной величине) мощностью обладают турбокомпрессоры судовых двигателей, которая достигает нескольких десятков тысяч киловатт (двигатели MAN B&W).^{[источник не указан 2362 дня]}

Кроме турбокомпрессора и интеркулера в систему входят: регулировочный клапан (англ. wastegate — для поддержания заданного давления в системе и сброса давления в приёмную трубу), перепускной клапан (англ. bypass valve — для отвода наддувочного воздуха обратно во впускные патрубки перед турбиной в случае закрытия дроссельной заслонки) и/или «стравливающий» клапан (англ. blow-off valve — для сброса наддувочного воздуха в атмосферу с характерным звуком, в случае закрытия дроссельной заслонки, при условии отсутствия датчика массового расхода воздуха), выпускной коллектор, совместимый с турбокомпрессором, или кастомный даунпайп (англ. custom downpipe), а также герметичные патрубки: воздушные для подачи воздуха во впуск, масляные для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Задержка турбокомпрессора («турбояма» или «турболаг») — это время, необходимое для изменения выходной мощности после изменения состояния дроссельной заслонки, проявляющееся в виде замедленной реакции на открытие дроссельной заслонки по сравнению с поведением атмосферного двигателя или двигателя с приводным нагнетателем. Это связано с тем, что выхлопной системе и турбонагнетателю требуется время для раскрутки, чтобы обеспечить требуемый поток нагнетаемого воздуха — ротор турбонагнетателя обладает определенным моментом инерции. Инерция, трение и нагрузка на компрессор являются основными причинами задержки турбокомпрессора.

На сегодняшний день турбомоторы могут иметь 2 или даже 4 турбонаддува. По этой причине их конфигурации могут быть в разном порядке и сами турбонаддувы могут различаться между собой.

Таблица конфигураций турбирования с описанием

Конфигурация	Количество	Описание
Одиночный наддув	1	Самый распространённый[где?] на сегодняшний день[когда?] тип турбирования, имеет простую, но эффективную конструкцию.
Битурбо	2	Между двумя турбонаддувами-близнецами чаще всего распределяются блоки цилиндров, например на V-образных моторах, каждый турбонаддув обдувает свой блок цилиндров через свои воздуховоды, не всегда связанные между собой. Плюсом такой конфигурации является очень сильное турбирование и некоторая простота по сравнению с битурбо. Минусом является тот факт, что поломка одного из турбонаддувов в случае несвязанных между собой воздуховодов вызовет неравномерную работу цилиндров левого и правого блока со всеми вытекающими последствиями[какими?].
Твинтурбо	2	Два не всегда равных по давлению и другим параметрам турбонаддува, установленные последовательно в одном воздуховоде, обдувают все цилиндры, при этом один из турбонаддувов может быть основным, а второй — вспомогательным. Плюсом является то, что в случае поломки одного турбонаддува, второй может продолжить работу, и все цилиндры, хоть и в меньшей степени, но будут обдуваться. Недостатком является сложность ремонта и конструкции.
Квадтурбо	4	Такое турбирование актуально только для очень мощных бензомоторов спорткаров, с количеством цилиндров, кратным числу 4 (4, 8, 12 или 16 цилиндров). Встречается крайне редко, такого типа турбирование используют только очень дорогие автомобили, как например Bugatti Chiron (1500 л.с.) и более новые модели этой марки, Hennessy Performance Venom F5 (1700 л.с.), SSC Tuatara (2500 л.с.) и Devel Sixteen (5007 л.с.).
Твинбитурбо	4	По сути представляет собой две одинаковых схемы битурбо с распределением на свои блоки цилиндров. На сегодня нет ни одной заводской машины с такой конфигурацией, но такую конструкцию иногда используют в процессе тюнинга.

	В Викисловаре есть статья «турбонаддув»

• Наддув
• Нагнетатель
• Компрессор
• Твинскрольный турбокомпрессор
• Интеркулер

• How turbochargers work at HowStuffWorks.com
• Владимир Егоров. Наддув, нагнетатели и немного истории  (неопр.). icarbio.ru.
• «Что такое турбонаддув» // DRIVE.RU, 2007