Современный турбокомпрессор — это технически сложное устройство. Первые системы наддува двигателей появились в начале ХХ века. Наиболее популярной является конструкция с наддувом, компрессор которой приводится в движение турбиной, которая раскручивается выхлопными газами автомобиля на высоких оборотах.
Энергия выхлопных газов является бесплатной, поэтому мощность двигателя при использовании турбонагнетателя значительно увеличивается без ущерба для эффективности, и, зачастую, экономичность двигателя также улучшается (советы по снижению расхода топлива). Из-за использования в конструкции турбины этот вид наддува двигателя получил всем известное название — турбонагнетатель.
При сжатии компрессором воздух нагревается, плотность уменьшается и меньше помещается в цилиндры, поэтому довольно часто после турбонагнетателя нагнетаемый воздух пропускается через специальный радиатор — интеркулер, в котором он охлаждается.
Скорость вращения турбины и соответствующего компрессора турбонагнетателя очень высока (более ста тысяч оборотов в минуту), поэтому используются подшипники скольжения с очень маленькими зазорами. В результате требования турбированного двигателя к качеству и чистоте масла повышаются. Конечно, стоимость этого агрегата тоже довольно высока.
Серьезным недостатком турбонаддува можно считать эффект так называемого «турбо-лага». Возникает при резком нажатии на педаль акселератора: двигатель сначала «думает» и только потом начинает разгонять машину.
Объясняется это тем, что турбине требуется некоторое время для выхода на рабочую частоту вращения, а для ее снижения на некоторых моделях турбокомпрессоров (как правило, предназначенных для автомобилей) устанавливается специальный клапан, который обводит часть воздуха из возвратного патрубка на выходе из компрессора к его входу.
Следовательно, когда дроссельная заслонка закрыта, турбина продолжает вращаться с высокой скоростью, а турбокомпрессор в это время работает «на холостом ходу», перегоняя воздух по кругу. При нажатии на педаль акселератора этот клапан закрывается, и наддувочный воздух полностью возвращается во впускной коллектор. Обычно управление перепускным клапаном турбокомпрессора возлагается на электронику.
Другой вид наддува — это приводной нагнетатель, который, в отличие от турбонагнетателя, вращает коленчатый вал двигателя. Поскольку для его привода требуется мощность от двигателя, такие системы менее экономичны, чем аналогичные силовые агрегаты без компрессора или с турбонагнетателем. Но они надежнее, дешевле и не имеют «турбо лага», что очень важно для спорткаров, где при разгоне на счету каждая доля секунды.
Такие компрессоры часто используют западные тюнинговые компании для увеличения мощности двигателя — это намного дешевле увеличения рабочего объема за счет организации мелкосерийного производства поршней, коленчатых валов и других технологически сложных деталей. Их используют такие автомобильные гиганты, как Mercedes, General Motors, Ford, Jaguar, Mazda и другие производители автомобилей.
