8-900-374-94-44
Турбонаддув — эффективная система повышения мощности двигателя. Рассмотрим двигатели автомобиля с турбонаддувом — все их плюсы и минусы. Какие бывают проблемы при эксплуатации турбодвигателей.
Особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов. Турбокомпрессор — основной элемент турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе.
Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер это радиатор воздушного или жидкостного типа.
Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува — перепускной клапан. Он ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть в обход турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува.
Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.
Также устанавливается предохранительный клапан. Он защищает от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блуофф-клапана или перепускаться на вход компрессора с помощью байпас-клапана.
Турбонаддув двигателя не имеет жесткой связи с коленвалом и эффективность работы системы зависит от числа оборотов. Чем выше обороты мотора, тем больше отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.
Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется на мощных V-образных двигателях. Принцип работы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя.
Некоторые производители устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре — quad-turbo.
Комбинированный наддув автомобиля объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается.
В отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют дармовую энергию, которая в моторе выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, чем механические.
Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 250 л.с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но они и более экономичны. Низкое КПД двигателя обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью.
Турбонагнетатели обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью «газа» и производительностью компрессора.
Недостатком турбокомпрессоров считается невысокая эффективность работы на малых оборотах двигателя. Но есть решения. Установка двух и более турбин, работающих параллельно (системы bi-turbo) или с переменной геометрией, позволяют повысить отдачу системы.
Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000°С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом.
Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения на высоких оборотах.
Какие бывают проблемы у турбодвигателей при эксплуатации:
Стоимость ремонта и восстановления не дешевы для многих автолюбителей, что может оказаться серьезным недостатком. Особенно если покупаете б/у машину и не знаете, как долго прослужит турбина. Лучше отказаться от покупки авто, которая выпускалась примерно с 2008 по 2011 год. Тогда на многие машины ставили проблемные бензиновые турбомоторы, которые спустя годы удалось удачно модернизировать.
Пробег 200-250 000 километров вполне реален для современных дизельных или бензиновых турбомоторов. Но все они любят хороший уход: своевременную (раньше срока) замену масла в двигателе, регулярную чистку форсунок, а также внимание к подозрительным звукам в приводе ГРМ. И главное — промывку радиаторов, то что атмосферным моторам нечасто требуется. И не заливать некачественный бензин.
Начнем с того, что сегодня все большее число мировых автопроизводителей на своих моделях практикует установку турбированных двигателей.
И речь идет не о дизелях, где турбина, безусловно, является обязательным элементом, а о бензиновых моторах. Другими словами, стало заметно, что простых атмосферных двигателей на бензине в последнее время становится все меньше.
Казалось бы, так и должно быть, ведь прогресс не стоит на месте, а турбомоторы хорошо известны своей высокой мощностью при сравнительно небольшом рабочем объеме. Однако на деле не все так просто. Водители и автомеханики делают отдельный акцент на том, что при выборе между атмосферным и турбированным двигателем будущему владельцу нужно хорошо подумать и взвесить все «за» и «против».
Далее мы рассмотрим основные преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя, а также поговорим о том, в каких случаях целесообразно купить такой мотор, а когда от подобного приобретения лучше полностью отказаться в пользу атмосферного ДВС.
Содержание статьи
Прежде всего, значительную популяризацию двигателей с турбонаддувом можно наблюдать именно в наши дни.
При этом турбированный двигатель появился немного позже после того, как в широкие массы пошел и сам ДВС. Впервые силовую установку оснастили турбиной в 1905 г. Однако на легковые автомобили моторы с наддувом начали ставить только ближе к 1960 годам.
Что касается дизельного двигателя, турбокомпрессор медленно и уверенно приживался на такой технике, однако с бензиновыми аналогами ситуация сложилась с точностью до наоборот. Если коротко, турбомоторы на бензине по причине целого ряда индивидуальных особенностей не отличались особой надежностью, а также имели высокую начальную стоимость.
Вполне очевидно, что не только покупка, но также обслуживание и содержание этих ДВС получалось слишком дорогим. По этой причине бензиновый турбодвигатель до относительно недавнего времени являлся большой редкостью и обычно устанавливался только на дорогие версии премиальных моделей и спортивные авто.
Однако в дальнейшем развитие технологий и одновременное ужесточение экологических норм и стандартов заставило производителей вновь обратить внимание на турбокомпрессор для бензиновых ДВС.
Результатом стало активное внедрение турбин на современные моторы.
Итак, хорошо известно, что турбина на бензиновый двигатель или дизель позволяет нагнетать воздух в камеру сгорания принудительно и под давлением. Чем больше воздуха поступает в цилиндры, тем больше горючего можно сжечь, причем нет необходимости физически увеличивать размеры самой камеры сгорания.
Решение позволяет сделать такой мотор более мощным и приемистым, при этом двигатель получается компактным. Дело в том, что подобно объему, не нужно увеличивать количество цилиндров. Другими словами, не увеличиваются габариты силовой установки, а также не происходит значительного прироста в весе, однако мощность двигателя значительно возрастает.
Также следует отметить, что если сравнивать турбомотор с атмосферным аналогом, который имеет аналогичную мощность, агрегат с турбиной окажется более экономичным и экологичным по сравнению с безнаддувным вариантом.
В результате турбомотор становится мощнее атмосферных аналогов на 20-30% и более (что зависит от степени наддува). Турбированный двигатель способен обеспечить лучшие показатели крутящего момента, а также является более экологичным решением, так как топливо сгорает в цилиндрах более полноценно.
Еще стоит отметить, что тяга у такого двигателя ровная и доступна на низких оборотах. Другими словами, отсутствует необходимость сильно раскручивать мотор для интенсивного ускорения или быстрого старта с места.
Итак, в списке основных плюсов можно выделить:
Прежде всего, установка турбонаддува предполагает более сложную конструкцию ДВС.
Даже с учетом того, что сама турбина по размерам небольшая и является готовым решением в корпусе, в общей схеме обязательно присутствуют дополнительные элементы в виде интеркулера и ряда других устройств. Сам турбодвигатель также дороже в производстве, так как высокие нагрузки предполагают использование более прочных и жаростойких деталей.
Также не следует забывать о некоторых сложностях в эксплуатации данного типа ДВС. Отметим, что бензиновые двигатели с турбиной имеют более высокую склонность к появлению детонации. Это значит, что моторы весьма чувствительны к качеству топлива, особенно если принимать во внимание ситуацию на территории СНГ.
То же самое можно сказать и о моторном масле. Выбор масла для турбированного двигателя ограничивается небольшим списком, в который входят специальные масла. Более того, масло и фильтры нужно менять чаще (желательно каждые 5-6 тыс. км.). Дело в том, что масло из двигателя также смазывает турбину, которая, в свою очередь, сильно разогревается.
Не трудно догадаться, что при высоких температурах смазочный материал быстро теряет свои свойства. Также в обязательном порядке необходимо регулярно менять воздушный фильтр, так как его загрязнение сразу приводит к ощутимому снижению производительности турбокомпрессора и ДВС.
Еще в рамках практической повседневной эксплуатации турбодвигатели обычно расходуют больше бензина, так как водитель привыкает ездить более динамично с учетом возможностей такого мотора.
Главным же минусом можно считать срок службы самого турбокомпрессора, причем на бензиновых двигателях ресурс турбины заметно ниже, чем на дизелях. Причина — более высокие температуры отработавших газов. Стоимость качественной турбины составляет, в среднем, от 1000 у.е. и более.
Что касается ремонта, далеко не каждый сервис способен выполнить эту работу грамотно с предоставлением официальных гарантий, а также сама сумма квалифицированного ремонта турбин может доходить до 40-60% от ценника за новую деталь.
Еще следует отметить, что на многих двигателях с наддувом присутствует эффект так называемой турбоямы.
Под турбоямой следует понимать характерный провал, когда машина сначала достаточно «вяло» реагирует на нажатие педали газа и не разгоняется, а потом появляется резкий подхват.
Происхождение этого явления объясняется тем, что на низких оборотах коленвала энергии выхлопных газов недостаточно для эффективного раскручивания турбины, что закономерно приводит к недостаточной подаче воздуха для получения нужной отдачи от мотора.
Наконец, ресурс самих двигателей с турбонаддувом зачастую небольшой и оставляет, в среднем, около 200-250 тыс. км. до капитального ремонта. При этом качественно отремонтировать турбомотор получается заметно дороже, чем простой рядный атмосферник.
Сегодня производители автомобилей предлагают потребителю бензиновые и дизельные двигатели. Что касается бензиновых версий, они могут быть как атмосферными, так и с наддувом. При этом турбонаддув может использоваться на рядных, оппозитных, V-образных моторах и т.
д.
Обратите внимание, рассмотренные выше плюсы и минусы турбированного бензинового двигателя наглядно отражают тот факт, что атмосферный ДВС во многих случаях может оказаться более предпочтительным вариантом.
Атмосферный мотор имеет больший ресурс, его проще и дешевле обслуживать, такой агрегат менее требователен к качеству бензина и смазки, не так склонен к детонации и перегревам. Если же говорить о меньшем расходе топлива на моторах с турбокомпрессором, то и в этом случае не все так однозначно.
Дело в том, что снижения расхода топлива за счет турбины и большей мощности редко удается добиться на практике. Особенно это утверждение справедливо в том случае, если говорить о бензиновых ДВС с турбонаддувом.
Зачастую многие владельцы таких авто в СНГ сознательно выбирают турбодвигатель, так как намерены ездить быстро и достаточно агрессивно, а сам автомобиль к этому располагает. В результате формируется характерный стиль езды и получается так, что водитель, а не машина, расходует, в среднем на 15-30% топлива больше в городском или смешанном цикле.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какой двигатель для автомобиля лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете об особенностях выбора двигателя по типу, рабочему объему, компоновке, наличию или отсутствию наддува и т.д.
При этом для автолюбителей, которые практикуют спокойный стиль езды, мощность турбодвигателя вполне может оказаться попросту избыточной. В этом случае и повышенные затраты на содержание такого двигателя окажутся неоправданными. Другими словами, владелец фактически не будет использовать весь имеющийся потенциал силовой установки в полном объеме, при этом все равно нужно будет заливать дорогой бензин, чаще менять моторное масло и т.д.
Вы когда-нибудь задумывались, в чем преимущества турбокомпрессора по сравнению с нагнетателем? Или наоборот? Ну, не удивляйтесь больше, потому что это лучшее объяснение, которое вы, вероятно, когда-либо читали.
..
Напомнить позже
Когда всасывание атмосферного воздуха не обеспечивает достаточной мощности, производители и тюнеры обратились к принудительной индукции. Это лучший метод достижения значительного увеличения мощности практически любого двигателя, и есть два основных способа добиться этого: наддув и турбонаддув.
Какая разница? Нагнетатель представляет собой воздушный компрессор, приводимый в движение коленчатым валом двигателя, обычно соединенным ремнем. В качестве альтернативы турбонагнетатель представляет собой просто воздушный компрессор, приводимый в движение турбиной с выхлопными газами. Это одно ключевое отличие; для работы нагнетателя требуется мощность двигателя, а турбокомпрессор использует энергию, создаваемую двигателем. Вы можете предположить, что, поскольку турбонаддув работает на отработанных газах, он более эффективен, и вы будете правы!
Плюсы:
Минусы:
Вот краткое видео о том, как работают турбокомпрессоры. Оцените мои способности к рисованию, это второе видео, которое я когда-либо делал…
Плюсы:
Минусы:
Лучше всего строить двигатель снизу вверх, чтобы выдерживать эти нагрузки, а не полагаться на стандартные внутренние компоненты.Нагнетатели часто идут рука об руку с большими двигателями V8, и они, безусловно, способны производить большую мощность. Вот видео о том, как они работают:
Что я предпочитаю?
Инженеру трудно не поддерживать эффективность. Турбокомпрессоры просто имеют больше смысла, поскольку они повышают эффективность двигателя несколькими способами. Нагнетатели являются дополнительным требованием к двигателю, даже если они способны производить полезный наддув на низких оборотах. Но если вы не можете определиться, можно использовать оба одновременно, и это называется двойной зарядкой.
Источник изображения: Mercedes AMG PetronasЧто будет дальше?
Электрические турбины, вероятно, будут более распространены в автомобилях будущего, где электродвигатель раскручивает турбину на низких оборотах, создавая полезный наддув до тех пор, пока выхлопных газов не станет достаточно для питания турбины.
Это именно то, что происходит в Формуле 1 с системой ERS, и это решение самого большого недостатка турбо — турбо-задержки.
Вот видео, объясняющее, как электрические турбокомпрессоры используются в двигателях Формулы-1:
Имея все это в виду, что вам больше нравится; турбокомпрессор или нагнетатель? Или вы больше похожи на н/д автолюбителей…?
Скорость и мощность идут рука об руку как самые захватывающие достопримечательности о автомобильной карьере и автомобильной культуре. Есть бесчисленное множество фильмов о машинах, летающих на головокружительной скорости, и наша одержимость гонками Формулы-1 только укрепляет идеал скорости и мощности как конечной цели автомобиля. Однако, когда дело доходит до двигателей с турбонаддувом и суперкаров, они могут быть не такими, какими их считают.
Несмотря на всю демоническую скорость и головокружительный крутящий момент, турбированные двигатели определенно имеют некоторые недостатки. Итак, каковы плюсы и минусы разгона вашего двигателя?
Наиболее очевидным преимуществом двигателя с турбонаддувом в вашем автомобиле является то, что вы будете ездить намного быстрее и мощнее, но вам не нужен автомеханик , чтобы сказать вам это. . Тем не менее, ваш автомобиль будет обладать гораздо большей максимальной мощностью, чем вам может позволить естественный наддув двигателя или наддув, а это означает, что если вы действительно хотите получить максимальную отдачу от этого рычащего V8, для вас может иметь смысл инвестировать в турбонаддув его.
Поскольку двигатели с турбонаддувом в основном работают на выхлопных газах, газы, которые в противном случае были бы потрачены впустую, вы ничего не теряете при работе с турбонаддувом. Это также означает, что вы можете получить больше мощности от двигателя меньшего размера без необходимости модернизации.
Большие и мощные двигатели занимают гораздо больше места и дороже в эксплуатации, поэтому турбонаддув для небольшого двигателя — отличный компромисс.
Однако, несмотря на все, казалось бы, положительные аспекты турбонаддува, у этого процесса есть и явные недостатки.
Самый очевидный минус турбированного двигателя — это деньги и время, которые вложены в него. Вам придется заплатить приличную сумму автомобильному технику , чтобы ваш обычный двигатель был усилен и оснащен турбонаддувом. Более того, это потребует некоторых перемещений и перемещений под капотом, поскольку двигатель с турбонаддувом требует дополнительной проводки и трубок для правильной работы — автомобили с переполненными передними частями не должны применяться. Хотя многие автомобильные компании, такие как Volkswagen, предлагают модели заводского изготовления с двигателями с турбонаддувом, те, кто хочет провести модернизацию самостоятельно, могут столкнуться с неудачами.
Существует также растущее беспокойство по поводу того, что, несмотря на утверждения автомобильных компаний об обратном, турбонаддув двигателя приводит к довольно существенной потере экономии топлива. Исследование, проведенное Consumer Reports в 2013 году, проверило одиннадцать автомобилей с двигателями с турбонаддувом и показало, что в целом каждое транспортное средство расходует меньше миль на галлон, чем их аналоги без турбонаддува. Например, Ford Fusion 2.0L Turbo, рекламируемый как имеющий средний расход 26 миль на галлон, во многих строгих дорожных испытаниях достиг в среднем только 22 миль на галлон.
Таким образом, хотя двигатели с турбонаддувом могут предложить некоторые преимущества в плане скорости и мощности, они пока не приносят пользы окружающей среде. Тем не менее, такие компании, как Volkswagen, находят способы обойти это, например, с их турбодизельным гибридом VW XL1, объявленным самым эффективным автомобилем в мире. Посмотрите это видео о его удивительных характеристиках:
