Почему атмосферный мотор лучше турбированного — Лайфхак
- Лайфхак
- Эксплуатация
trander.us
Автопроизводители массово переводят свои машины с атмосферных двигателей внутреннего сгорания на силовые агрегаты с наддувом, объясняя это борьбой за экономию и экологию. Но так ли хороша для автовладельца эта мода на «турбо» под капотом?
Максим Строкер
Уже боле десятка лет бензиновые турбированные моторы ведут массированное наступление на своих атмосферных коллег. На первый взгляд, превосходство турбодвигателей налицо: если в начале 2000-ных с 1 литра рабочего объема типичного двигателя легковушки автопроизводители умели снимать 60—70 л. с., то теперь, благодаря турбонаддуву, тот же литр выдает и 100, и 150 л. с. Красота! Но она, как и положено, требует жертв. Турбированный мотор сложнее с точки зрения конструкции. Кроме того, его узлы (особенно у двигателей 1—1,5 литра) работают в гораздо более жестких условиях, нежели у аналогичного по объему «атмосферника».
Все это означает, что ресурс и надежность турбодвигателей по определению гораздо ниже, чем у атмосферных конкурентов. Известно, что ресурс простого атмосферного агрегата может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Столь выдающиеся показатели надежности — прямое следствие относительной простотой конструкции и их более снисходительному отношению к качеству топлива и моторного масла. Когда от плохого бензина «атмосферник» только «покашляет», турбомотр может и вовсе попроситься в дорогостоящий ремонт. Даже если с атмосферным двигателем что-то произойдет, простота его конструкции гарантирует меньшие затраты на устранение неполадок по сравнению с решением возможных проблем у «турбового» мотора.
Еще один минус турбированного двигателя заключается в наличии так называемой «турбоямы». То есть он банально «не тянет» на низких оборотах, когда турбина еще толком не может загнать в цилиндры побольше воздуха для получения повышенной отдачи мощности. Получается, что при малых оборотах моторчика его заставляют разгонять непосильную массу машины.
Справедливости ради отметим, что производители турбомоторов борются с этим эффектом оснащая свои движки второй турбиной, в частности с электроприводом, которая должна срабатывать на малых оборотах и предупреждать появление «турбоямы». Это еще больше усложняет конструкцию двигателя, делает его еще более дорогим и, к тому же, еще больше снижает общую надежность агрегата. Простой атмосферный мотор лишен всех этих прелестей. Напомним, что 1,6-литровый фольксвагеновеский «атмосферник» MPI выдает те же 105 «лошадей», что и 1,2-литровый турбомотор семейства TSI от того же производителя.
Главная
Мощность машины зависит от типа мотора. Выбирая автомобиль, важно определиться, какой лучше: турбированный двигатель или атмосферный. О достоинствах автомобильных силовых агрегатов поговорим в данной статье.
Главные принципы работы турбо и атмосферного двигателя
В обычном ДВС давление воздуха равно привычному атмосферному. Смесь газов через систему фильтров заходит в цилиндры, когда на впуске там создается разрежение. Поршень идет вниз и втягивает воздух, который потом смешивается с топливом, а непосредственно в цилиндре этот состав молниеносно загорается от искры. В результате взрыва повышается давление на поршень, он начинает двигаться и толкает всю механику. Машина едет. В моторе, оснащенном турбиной, в цилиндры принудительно нагнетается больше сжатого воздуха, а топливо сгорает полностью. Повышается крутящий момент и мощность. В турбированном двигателе используется энергия выхлопных газов, давление на поршни намного выше, поэтому двигаются они быстрее, и скорость транспорта выше.
Разница между атмосферником и турбо в том, как и в каком объеме поступает воздух в цилиндры.
Плюсы и минусы турбо- и атмосферного двигателя
Определиться, какой хороший двигатель, поможет сравнительный анализ достоинств и недостатков силовых агрегатов авто. Сравним их в таблице по типичным критериям.
| Атмосферник | Турбо | |||
| Характеристики | + | — | + | — |
| Ресурс, при одинаковом объеме двигателя, до капремонта. | 300-400 тыс. км. | 100-120 тыс. км. | ||
| Простота эксплуатации и ремонт. | Прост и неприхотлив. Не нужно долго прогревать и давать работать на холостом ходу, после длительной поездки. Восстановление обойдется в 3 раза дешевле. | Сложный агрегат с электронной СУД, датчиками, трубопроводами. На прогрев зимой уходит 5-7 минут. В случае поломки нужна компьютерная диагностика систем на СТО. Затратный ремонт турбины. | ||
| Расход топлива и масла. | Расход масла меньше, нет устройств, которые требуют дополнительной смазки. | Топлива уходит на 30-35% больше. | ||
| Скорость и мощность. | Сравнительно не большая. | |||
| Тяга. | Оборотов мало. На большие нагрузки не рассчитан. | |||
| Качество ГСМ. | Не требовательны к качеству топлива и масла. Менять масло можно через 15-20 тыс. км пробега. | Требовательны к качеству топлива и масла. Смазку и фильтры нужно менять в 2 раза чаще. | ||
| Евро стандарты для двигателей по СО2. | Низкий уровень. |
Для любителей спокойной езды по городу атмосферный дизельный двигатель лучший, дешевый и долговечный вариант.
Можно ли на атмосферный двигатель поставить турбину?
Бензиновый атмосферный двигатель с турбонаддувом становится более экономичным, а его объем не меняется. К примеру, турбированный автомобиль с 1,4 литровым мотором легко выдаст мощь, словно на нем стоит 1,8 литровый движок. Турбина значительно улучшает динамические характеристики авто. Компрессор на атмосферном двигателе считается более простым решением для увеличения мощности мотора монтаж проще. Техническое усовершенствование авто затрагивает многие его важные системы: воздушную, масляную, топливную, СУД и д.р. Понадобятся дополнительные запчасти. Бывает, что подобрать недостающие детали к конкретной модели настолько тяжело, что проще купить новое авто. Процесс переоборудования очень трудоемкий и без навыков сборки/разборки мотора и ремонта турбины сделать это сложно.
Вернутся к списку «Статьи и новости»
Где нас можно найти
- Сдать в ремонт или получить заказанную турбину можно по следующим адресам.
- Ремонт и установка турбин
- Только прием в ремонт
Работаем по Украине, СНГ
Отправить турбокомпресор на ремонт или получить купленную турбину можно через курьерские службы.
Подробнее
Как работает турбокомпрессор?
Проще говоря, турбокомпрессор — это своего рода воздушный насос, который забирает воздух при атмосферном давлении, сжимает его до более высокого давления и подает сжатый воздух в двигатель через впускные клапаны.
Для автомобилей и фургонов, как правило, турбонаддув чаще использовался на дизельных двигателях как способ повышения производительности, но, чтобы соответствовать постоянно ужесточающемуся контролю за выбросами, в настоящее время наблюдается переход к турбонаддуву серийных бензиновых двигателей.
Поскольку все двигатели зависят от воздуха и топлива, мы знаем, что увеличение этих элементов в установленных пределах увеличивает мощность двигателя, но если мы увеличим количество топлива, мы должны быть в состоянии сжечь его полностью, иначе смесь станет слишком богатый, который может иметь различные проблемы. Точно так же слишком много воздуха считается слишком бедным и может быть весьма разрушительным.
Для удовлетворения наших потребностей в энергии требуется воздух; добавление большего количества воздуха представляет гораздо больше проблем, чем добавление большего количества топлива. Воздух все время находится вокруг нас и находится под давлением (на уровне моря это давление составляет около 15 фунтов на квадратный дюйм), и именно это в сочетании с тактом впуска двигателя нагнетает воздух в цилиндры.
Для дальнейшего увеличения воздушного потока устанавливается воздушный насос (турбокомпрессор), и в двигатель подается сжатый воздух. Этот воздух смешивается с впрыскиваемым топливом, позволяя топливу сгорать более эффективно, что увеличивает выходную мощность двигателя.
Другая сторона турбонаддува, которая может представлять интерес, — это двигатель, который регулярно работает на больших высотах, где воздух менее плотный и где турбонаддув может восстановить часть мощности, потерянной из-за падения давления воздуха. Мощность двигателя на высоте 8000 футов составляет всего 75% от его мощности на уровне моря.
Захват
Вместо выхода через выхлопную трубу горячие газы, образующиеся при сгорании, поступают в турбонагнетатель. Цилиндры внутри двигателя внутреннего сгорания срабатывают последовательно (не все сразу), поэтому выхлоп выходит из камеры сгорания нерегулярными импульсами. Обычные турбокомпрессоры с одной спиралью направляют эти нерегулярные импульсы выхлопных газов в турбину таким образом, что они сталкиваются и мешают друг другу, уменьшая силу потока.
Напротив, турбокомпрессор с двойной спиралью собирает выхлопные газы от пар цилиндров в чередующейся последовательности.
Вращение
Выхлоп ударяет в лопатки турбины, раскручивая их до 150 000 об/мин. Чередующиеся импульсы выхлопа помогают устранить турбояму.
Вентиляционное отверстие
Отработав свое предназначение, выхлопные газы проходят через выпускное отверстие в каталитический нейтрализатор, где очищаются от угарного газа, оксидов азота и других загрязняющих веществ перед выходом через выхлопную трубу.
Сжатие
Тем временем турбина приводит в действие воздушный компрессор, который собирает холодный чистый воздух из вентиляционного отверстия и сжимает его до давления на 30% выше атмосферного, или почти 19 фунтов на квадратный дюйм. Плотный, насыщенный кислородом воздух поступает в камеру сгорания. Дополнительный кислород позволяет двигателю более полно сжигать бензин, повышая производительность двигателя меньшего размера.
В результате двигатель TwinPower вырабатывает на 30 % больше мощности, чем двигатель без турбонаддува того же размера.
Как работает двигатель с турбонаддувом?
Турбокомпрессоры существуют уже довольно давно. Хотите верьте, хотите нет, но General Motors первой представила турбодвигатели для своих автомобилей в 1962 году, выпустив Oldsmobile Turbo Jetfire. Турбины добавляют тонны мощности, не требуя более крупного двигателя, и работают на тех же выхлопных газах, которые уже производит ваш автомобиль.
Турбины— это блестящие достижения инженерной мысли, которые быстро распространились по автомобильной промышленности. Это началось как редкое улучшение производительности, ограниченное роскошными и спортивными автомобилями высокого класса, но теперь это повсеместное дополнение, повышающее эффективность.
Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как работают турбины.
Почему в современных автомобилях используются турбокомпрессоры
Турбокомпрессоры восходят к 1905 году, когда Альфред Бучи получил патент на первый турбокомпрессор.
Удивительно, как эта технология насчитывает более века, особенно если учесть, какой бум сейчас переживают турбокомпрессоры.
Интересно, что первые турбины разрабатывались с расчетом на летные качества. Двигатели внутреннего сгорания используют воздух и топливо, воспламеняющиеся в камере сгорания двигателя и опускающиеся на поршень, что позволяет двигателю генерировать мощность.
До турбин единственным способом увеличить мощность двигателя было увеличение рабочего объема. Делая камеру сгорания физически больше и расширяя весь двигатель или добавляя больше цилиндров, производители двигателей могут сжигать больше топлива и воздуха, тем самым увеличивая выходную мощность двигателя. Вот почему известное изречение «нет замены рабочему объему» стало одним из основных продуктов в автомобильном мире.
Но есть более эффективный способ увеличить мощность без увеличения рабочего объема: турбонагнетатели. Эти устройства позволяют двигателю генерировать больше мощности без физического увеличения рабочего объема, доказывая, что существует абсолютная замена рабочему объему.
Лучшие высокопроизводительные электромобили также доказывают ошибочность поговорки. Одним из примеров является сверхбыстрый Lucid Air, который быстрее, чем классические маслкары V8, работая на электронах.
Что такое турбо?
Проще говоря, турбокомпрессор — это воздушный компрессор, работающий на выхлопных газах двигателя. Этот компрессор позволяет двигателю заглатывать больше воздуха, что позволяет двигателю подавать больше топлива в камеру сгорания без увеличения рабочего объема. В случае с самолетами очень удобным применением являются турбокомпрессоры.
По мере того, как самолет продолжает набор высоты, воздух становится менее плотным; таким образом, один и тот же двигатель будет производить меньшую мощность на больших высотах, чем ближе к уровню моря. Это огромная проблема, но турбокомпрессоры обеспечивают отличное решение.
Турбокомпрессоры, добавленные к авиационным двигателям, позволяют нагнетать в двигатель больше воздуха, чем это обычно возможно на больших высотах, что решает проблему потери мощности во время полета.
Как и авиационные двигатели без наддува (NA), автомобили NA также страдают от потери производительности на больших высотах по сравнению с двигателями с турбонаддувом.
Как работают турбокомпрессоры?
Турбокомпрессоры — это воздушные компрессоры, поэтому, как следует из названия, турбокомпрессор выполняет одну работу: сжимает воздух и нагнетает его в двигатель. Способ, которым он выполняет эту задачу, относительно прост. Двигатель производит выхлопные газы из-за сгорания, которое приводит в движение транспортное средство, а турбины используют это сгорание для питания турбины, что в конечном итоге приводит к сжатию воздуха, подаваемого в двигатель.
Самое замечательное в турбодвигателе то, что он рециркулирует выхлопные газы для питания механизма компрессора. Турбины делятся на две половины: горячую зону, контактирующую с выхлопными газами, и холодную зону.
Это означает, что одна из половин (горячая) соединена с выпускным коллектором. Когда горячий воздух вытесняется из двигателя, он вращает турбину, находящуюся в горячей половине турбонагнетателя, которая, в свою очередь, вращает вентилятор компрессора, расположенный в холодной части турбонагнетателя.
Эти два вращающихся элемента соединены валом, который позволяет турбине горячей стороны вращать компрессор холодной стороны по мере поступления выхлопных газов. Когда происходит этот процесс, горячая сторона турбокомпрессора начинает раскаляться докрасна, вот почему турбокомпрессоры часто можно увидеть с одной стороны полностью ржавой, а с другой нетронутой.
Это происходит из-за экстремальных температур, которым подвергается горячая часть турбокомпрессора из-за выхлопных газов. Выхлопные газы позволяют компрессору холодной стороны вращаться и всасывать воздух, сжимая его и возвращая обратно в двигатель. Теоретически это дает больше мощности.
Однако при сжатии воздуха также выделяется тепло, что сводит на нет преимущества компрессора. Решение состоит в том, чтобы добавить промежуточный охладитель между турбокомпрессором и впускным коллектором. Это позволяет воздуху, поступающему в камеру сгорания, охлаждаться, повышая производительность. Вот почему вы видите некоторые автомобили с турбонаддувом и воздухозаборниками на капоте, которые используют проходящий воздух для охлаждения сжатого воздуха.
Турбокомпрессоры могут давать некоторую задержку при раскручивании турбины. Это потому, что ему нужны выхлопные газы, чтобы разогнать его до скорости, прежде чем он сможет фактически обеспечить наддув двигателя. Некоторые компании, производящие запчасти для автомобилей, также производят системы предотвращения запаздывания, чтобы решить проблему запаздывания. Однако они дороги и обычно используются только профессиональными гоночными командами.
Вестгейты также являются важными компонентами, которые позволяют сбрасывать давление воздуха до того, как оно раскрутит турбину, предотвращая катастрофический отказ двигателя. Если бы в системах турбокомпрессора не было вестгейтов, двигатель потенциально мог бы перекрутить турбину и создать слишком большое давление в моторном отсеке. Это совершенно нежелательный сценарий, который может привести к катастрофическому отказу двигателя.
Производители внедрили турбонаддув во все модельные ряды своих автомобилей, в первую очередь для повышения эффективности.