Турбояма: откуда она берётся и что с ней может сделать прошивка

Турбояма — это пауза между нажатием на газ и моментом, когда турбина раскрутилась и пошёл наддув. Главное в ней задаёт железо: размер и инерция турбины, объём трубопроводов наддува, исправность впуска и выпуска. Прошивка может ускорить отклик на педаль и поднять наддув на низах в пределах того, что способна дать турбина, но полностью убрать яму не может.

Турбояма простыми словами: что вы чувствуете за рулём

Вы стоите на светофоре, давите педаль газа, и машина сначала лениво трогается. Через мгновение её будто подталкивают в спину. Эта пауза и есть турбояма, она же турболаг: задержка между нажатием педали и моментом, когда турбина выходит на наддув. Она свойственна любому мотору с обычной турбиной, которую крутит только выхлоп: турбине нужно время, чтобы набрать обороты.

На обгоне то же самое выглядит так: нажал — пауза — рывок. Чем резче вы открываете газ, тем заметнее разрыв между действием и ответом. Плавное ускорение яму почти скрывает, поэтому в спокойной езде многие её не замечают.

Это физика, а не поломка.

Исправный турбомотор с родной прошивкой тоже подвисает, просто у одних моторов пауза короткая, у других длиннее. Дальше разберём, из чего она складывается и на какую часть можно повлиять.

Откуда берётся яма: турбину раскручивает выхлоп

Турбокомпрессор раскручивается от потока выхлопных газов: газы крутят турбинное колесо, а оно через общий вал крутит компрессор. При спокойной езде наддув почти не нужен и выхлопа немного. Когда вы резко нажимаете газ, выхлопа становится больше, но ротору турбины нужно время, чтобы разогнаться: у него есть инерция.

Вся цепочка выглядит так:

1. —Вы нажимаете педаль. Связь педали с дроссельной заслонкой электронная: насколько и как быстро открыть заслонку, решает программа блока управления.
2. —Мотор получает больше воздуха и топлива, выхлопных газов становится больше.
3. —Поток газов раскручивает турбинное колесо, а вместе с ним компрессорное на том же валу.
4. —Компрессор нагнетает воздух, и давление растёт во всём тракте от компрессора до дросселя.
5. —В цилиндры попадает больше воздуха и топлива, тяга растёт.

Основная задержка копится на третьем и четвёртом шаге: ротор разгоняется не мгновенно, а сжатому воздуху нужно время, чтобы заполнить трубопроводы наддува. Часть паузы может добавить и первый шаг, если заводская программа сглаживает реакцию на педаль.

Турбояма и порог наддува — это не одно и то же

Турбояма измеряется временем, порог наддува — оборотами. Порог наддува — это обороты, ниже которых выхлопных газов слишком мало, чтобы турбина дала заметный наддув. Яма — это задержка после нажатия на газ, когда обороты мотора уже в рабочем диапазоне турбины.

Порог возникает из-за нехватки выхлопа на низких оборотах. Мотор крутится медленно, газов мало, турбина почти не помогает. Поэтому на «низах» кажется, что двигатель не едет: вы давите газ, а он разгоняет машину как атмосферный, без наддува, пока обороты не поднимутся. Дело не в паузе, а в том, что наддува на этих оборотах ещё нет.

В разговоре турбоямой часто называют и то и другое, включая вялость при резком нажатии на малой скорости. Различать их полезно: причины и способы борьбы у них свои.

Как отличить на дороге. Если машина вяло едет на малых оборотах, сколько ни давите, перед вами порог наддува. Если на средних оборотах тяга приходит с запозданием после резкого нажатия, это турбояма. У многих моторов проявляются оба эффекта.

С каких оборотов приходит полный момент, видно по паспорту мотора. Данные с официальных сайтов марок:

Ниже этих оборотов полного момента мотор не выдаёт: выхлопа меньше, и турбине труднее дать нужное давление. Поэтому вялость сильнее всего чувствуется при старте с места и при разгоне с малых оборотов на высокой передаче.

От чего зависит размер ямы

Размер ямы задаёт в первую очередь железо. Главный фактор — размер турбины: большая даёт больше мощности наверху, но требует больше выхлопа для раскрутки, а значит повышает и лаг, и порог наддува. Остальное — инерция ротора, объём трубопроводов наддува, устройство турбины и исправность впуска с выпуском. Часть зависит от программы.

Из таблицы видно главное: прошивка влияет только на две последние строки. Утечки и забитый выпуск — нештатные причины, их надо искать до любой настройки.

Как производители борются с ямой на уровне железа

Штатные решения работают на механику. Меньшая турбина раскручивается быстрее, но может ограничивать пиковую мощность. Ротор меньшего диаметра и из более лёгких материалов, например керамики, снижает инерцию и ускоряет разгон. Помогают подшипники с меньшим трением и меньший объём трубопроводов наддува.

Twin-scroll разделяет выхлоп на два канала, чтобы импульсы газов от разных цилиндров не мешали друг другу, и мотор лучше отвечает на низких оборотах. Турбина с изменяемой геометрией (VGT) меняет положение лопаток: на низких оборотах поток направляется так, чтобы раскрутить колесо быстрее. Обе схемы сокращают яму и снижают порог наддува. Но VGT гораздо чаще ставят на дизели: у бензинового мотора выхлоп горячее, и подвижные лопатки в нём служат меньше. На бензиновых машинах такие турбины встречаются реже, хотя появляются всё чаще, например у Porsche 911 Turbo 2007 года.

Электронный вестгейт. Автопроизводители в основном перешли на электронное управление перепускным клапаном турбины (вестгейтом). Электропривод срабатывает быстро, точно и с большим усилием, поэтому блок может держать клапан открытым, пока наддув не нужен, чтобы снизить сопротивление выпуска и расход, и быстро закрыть его, когда вы нажимаете газ.

Непосредственный впрыск. С ним на малых оборотах можно на мгновение открывать впускные и выпускные клапаны одновременно. Воздух под давлением наддува продувает цилиндр и выносит остатки выхлопа, в цилиндре оказывается больше свежего воздуха, газов после сгорания становится больше, и турбина раскручивается быстрее. При впрыске во впускной коллектор вместе с продувочным воздухом в выпуск уходило бы топливо, поэтому такую продувку связывают с непосредственным впрыском и ограничивают малыми оборотами. Кроме того, непосредственный впрыск в паре с подходящей турбиной повышает стойкость к детонации при большой нагрузке на малых оборотах.

Электрическое подкручивание. Электромотор на валу турбины начинает её раскручивать раньше, чем выхлопа станет достаточно. Такие решения развиваются с начала 2020-х годов, в том числе вместе с мягкими гибридами.

Антилаг. В автоспорте, особенно в ралли, применяют антилаг: зажигание сильно запаздывает, лишнее топливо догорает в выпускном коллекторе и держит турбину раскрученной. Мотор, турбина и выпускной коллектор при этом работают с огромной нагрузкой, поэтому это решение для гонок.

Всё это закладывается на заводе. Поставить другую турбину или менять геометрию лопаток прошивка не может, и это граница, о которой стоит помнить.

Что может сделать прошивка с турбоямой

Прошивка ЭБУ меняет таблицы, по которым блок управляет мотором. Для отклика важны три группы настроек: педаль, наддув и зажигание. Размер турбины, инерцию ротора и объём трубопроводов настройка не затрагивает, поэтому яму она смягчает, а полностью не убирает.

Педаль. В машине с электронной педалью дроссель открывает блок управления, а не трос. Заводская настройка бывает задемпфирована, и прошивка может это ослабить: машина резче отвечает на газ. Турбина от этого быстрее не крутится, но уходит та часть паузы, которую добавляла сама программа.

Наддув на низах. Прошивка задаёт целевое давление по оборотам и управляет вестгейтом. Если держать клапан закрытым, пока давление не вышло на цель, наддув растёт чуть быстрее, но выигрыш от этого небольшой. Поднять давление выше того, что турбина способна дать при таком потоке выхлопа, программа не может, поэтому порог наддува прошивкой не отменяется.

Зажигание. Более раннее зажигание добавляет момента, но только до границы детонации, а у турбомоторов она может наступить раньше, чем мотор выйдет на пик момента. Малые обороты при большой нагрузке для детонации и без того критичный режим. Сильно запоздавшее зажигание, наоборот, оставляет выхлоп горячим и под давлением и помогает раскрутить турбину, на этом и построен спортивный антилаг. Но момента мотор при этом почти не отдаёт, а нагрузка на турбину и выпуск растёт.

Чего прошивка не меняет:

• —размер и тип турбины;
• —инерцию ротора и трение в подшипнике;
• —объём трубопроводов наддува;
• —поток выхлопа на малых оборотах, от которого зависит порог наддува;
• —утечки и забитый выпуск.

Подробнее о том, что именно правят в программе без замены деталей, — в разборе что делает Stage 1.

Цифру выигрыша заранее не назвать: она зависит от мотора, заводской настройки и состояния машины. Прибавку момента на низах видно на графике замера на диностенде «до» и «после». Сам график строится по оборотам, а не по времени, поэтому паузу после нажатия он не показывает: её оценивают в езде.

Цена эффекта: за что приходится платить

Чем раньше и сильнее настройка поднимает момент на низах, тем больше нагрузка на мотор. Малые обороты при большой нагрузке — трудный режим для турбомоторов с непосредственным впрыском. Именно в нём у части таких моторов случается низкооборотное преждевременное воспламенение смеси (LSPI): оно даёт резкие скачки давления в цилиндре и в тяжёлых случаях разрушает мотор. Слишком раннее зажигание повышает риск детонации, а рост давления наддува ускоряет износ турбокомпрессора.

Есть и коробка. На роботе добавленный момент при трогании идёт через сцепления, которые в этот момент работают с проскальзыванием.

Спокойный подход проще: просить у тюнера мягкую настройку на отклик, а не на максимум давления. Какой запас у конкретного мотора, определяет специалист по его блоку управления и состоянию турбины.

Когда «яма» на самом деле в коробке: робот и старт с места

Не каждая задержка отклика приходит от турбины. У классического автомата машина трогается через гидротрансформатор, а он на малой скорости увеличивает передаваемый момент. У робота DCT гидротрансформатора нет: он трогается на сцеплении, которое проскальзывает, пока машина не разгонится. Сколько момента пройдёт к колёсам, зависит от того, насколько плотно блок коробки сжимает сцепление. Увеличения момента, как у гидротрансформатора, здесь нет. Если на старте мотор ещё ниже порога наддува, на роботе это ничем не прикрыто.

Из машин в таблице выше робот стоит у Chery Tiggo 7L 1.6T и Geely Coolray, 8-ступенчатый автомат — у Chery Tiggo 9 и Changan UNI-K. Вялый старт с места у машины с роботом может складываться из низов мотора и логики сцеплений, и водителю всё это кажется одной ямой.

Как разобраться. Если задержка и рывки появляются при трогании, переключениях и на малых скоростях, проверяйте и коробку. Если пауза есть и тогда, когда коробка не переключается, например в ручном режиме на зафиксированной передаче, причина в моторе и турбине. Подробнее про откуда рывки и что лечит прошивка в коробках DCT.

Нужна ли вам прошивка, чтобы справиться с ямой?

Нужна, если вы уже исключили неисправности, а пауза всё равно мешает в повседневной езде. Начинать надо не с настройки, а с проверки: утечки наддувочного воздуха и забитый выпуск лечатся ремонтом, и прошивка на них только накладывается. Что проверяют до настройки, разобрано в материале про диагностику перед чип-тюнингом.

Дальше определите, что вас не устраивает. Яма мешает каждый день, например при выезде на трассу, или заметна только в сравнении с другой машиной? В первом случае настройка имеет смысл, во втором можно ничего не менять.

Ставьте задачу «отклик», а не «максимум мощности»: так меньше нагрузка на мотор и турбину и больше пользы в обычной езде.

Если сомневаетесь, что поможет именно вам, оставьте заявку с моделью и симптомами: вам подскажут, лечится это настройкой или нужен ремонт железа.

Частые вопросы

Источники

• —Turbocharger — Wikipedia
• —Variable-geometry turbocharger — Wikipedia
• —Wastegate — Wikipedia
• —Antilag system — Wikipedia
• —Electronic throttle control — Wikipedia
• —Ignition timing — Wikipedia
• —Low-speed pre-ignition — Wikipedia
• —Torque converter — Wikipedia
• —Dual-clutch transmission — Wikipedia
• —Torque control system with scavenging, патент US7870843B2 — Google Patents
• —Exhaust-gas turbocharger having a turbine housing with an integrated wastegate actuator, патент US9109501B2 — Google Patents
• —Multi-speed transmission, патент US9188197B2 — Google Patents
• —Method of operating a transmission, патент US8968153B1 — Google Patents
• —Downsizing a Gasoline Engine Using Turbocharging with Direct Injection, SAE 2003-01-0542 — SAE International
• —Improving boost response during turbo spool — форум HP Academy
• —Вся правда о чип-тюнинге: риски, нюансы и таблица мощности — Autonews
• —Что такое турбина и какие проблемы могут возникнуть в её работе? — «Бизнес Online»
• —Turbo diagnostics — Garrett Motion
• —Диагностика двигателя с помощью сигареты — «За рулём»
• —Chery Tiggo 7L, технические характеристики — Chery
• —Chery Tiggo 9, технические характеристики — Chery
• —Geely Coolray — Geely
• —Changan UNI-K, технические характеристики — UNI (Changan)