Что означает турбированный двигатель

Что такое турбонаддув?

Турбонаддув — система принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя, в следствии чего в камеру сгорания попадает большее количество топливно-воздушной смеси. Увеличение количества топливно-воздушной смеси повышает среднее эффективное давление в цилиндрах, что приводит к существенному увеличению мощности двигателя при его неизменных конструктивных параметрах. Работает двигатель с турбонаддувом за счет использования энергии отработавших газов либо за счет приводного нагнетателя, который жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

Какой двигатель лучше: атмосферный или турбированный

Долгий спор поклонников атмосферных и турбированных двигателей далёк от логического завершения. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки. Не дают перевесить какой-либо чаше весов постоянные разработки инженеров и конструкторов, добавляющие преимущества то одному, то другому варианту.

Большинство автовладельцев сходятся во мнении, что атмосферный двигатель, хоть и уступает по мощности турбированному, но всё-таки более надёжен в эксплуатации. Он неприхотлив в выборе марки бензина и масла, может быть отремонтирован в любой автомастерской. Для турбированных моторов такие «вольности» не допустимы.

Турбированный мотор – дорогое удовольствие: он требует большего внимания, тщательного ухода, правильной эксплуатации. Сама турбина, даже при соблюдении всех рекомендаций по эксплуатации, обладает ограниченным ресурсом работы и через достаточно непродолжительный срок требует замены.

Поэтому выбирать вариант мотора необходимо по собственным материальным возможностям. Атмосферный вариант предпочтителен для автовладельцев, ограниченных в бюджете и не готовых вкладывать в машину значительные средства. Обслуживание, эксплуатация и ремонт «атмосферника» явно проще и дешевле.

Турбированный двигатель – правильный выбор для тех, кто во главу угла ставит мощность мотора и динамику передвижения. Хотя такой мотор может доставить немало проблем и расходов в процессе эксплуатации.

Немаловажный фактор выбора мотора – стиль езды автовладельца. Для водителя, предпочитающего спокойное передвижение двигатель с турбонаддувом – бесполезная «фишка». В этом случае затраты на мотор повышенной мощности не оправданы, ведь турбина не будет выполнять свои функции. Но даже без использования силовой установки по назначению, обслуживать её придётся по правилам, а значит, попросту выбрасывать деньги на ветер.

Специалисты советуют при покупке машины с турбиной останавливать выбор на новых моделях. Только в этом случае можно быть уверенным, что агрегат правильно обслуживался и эксплуатировался. Автомобиль, с «убитой» предыдущим владельцем турбиной, доставит в разы больше проблем, чем удовольствия от езды на нём.

Видео: турбо- и атмосферный моторы: в чём разница?

Увеличение в современных условиях количества автомобилей с турбированными двигателями касается, прежде всего, дизельных агрегатов. В настоящее время почти все дизельные моторы снабжены турбонаддувом, поскольку именно эта деталь придаёт мотору на дизтопливе достойные эксплуатационные характеристики.

С турбо-бензиновыми моторами дело обстоит иначе. Большинство автопроизводителей продолжают выпускать модели с простыми атмосферными двигателями, и только в некоторые линейки добавляют турбомоторы на бензине. Меньше всего таких моделей на дорогах в странах СНГ. Объясняется это отсутствием спроса и политикой автодилеров, которые стараются оградить себя от возникающих при эксплуатации машин проблем и выполнения гарантийных обязательств. Продавцы учитывают низкое качество бензина и отсутствие на территории СНГ достаточного количества высококвалифицированных автослесарей.

Ответ на вопрос, стоит ли покупать бензиновый автомобиль, оснащённый турбиной, зависит от планов автолюбителя. Если на машине планируется покататься 3–5 лет и пройти 150–200 тысяч километров, при достаточном количестве свободных средств, почему бы и нет. Но тем покупателям, которые не готовы переплачивать за мощность и тратиться на дорогостоящее обслуживание автомобиля, лучше остановить выбор на традиционном «атмосфернике».

От покупки подержанного авто с турбонаддувом стоит однозначно отказаться, памятуя об ограниченном ресурсе турбины. Такие модели часто приобретают молодёжь и «гонщики», которые «укатывают» мощную машину и практически не ухаживают за нею по правилам. После использования агрегата на «всю катушку» им проще продать его, чем вкладываться в ремонт. Приобретённый «с рук» автомобиль с турбированным бензиновым двигателем стопроцентно доставит массу хлопот новому владельцу.

Установка турбины на атмосферный двигатель: перечень деталей

Очевидно, что местом установки турбины на атмосферный двигатель должно быть отверстие для подачи воздуха к месту сгорания смеси. Перечень деталей и алгоритм сборки основывается на этом постулате:

1. необходима собственно турбина;
2. коллектор для выхлопа отработанного воздуха, вращающего компрессор;
3. интеркулер для охлаждения воздушной смеси перед подачей в двигатель авто;
4. набор алюминиевых трубок с хомутами, цена которых невелика, но значение огромно, для монтажа воздушной магистрали;
5. трубки для охлаждающей жидкости и масла;
6. соединение с системой выхлопа, труба даун-пайп;
7. форсунки высокой продуктивности для подачи более богатой смеси;
8. блок электроники (ЭБУ), ибо другой алгоритм работы требует особых настроек.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. Выхлопные газы, которые выбрасывает двигатель, попадают на турбину и придают ей вращение. Турбина, в свою очередь, передаёт крутящий момент компрессору, он засасывает воздух и сжимает его. После этого сжатый воздух направляется в цилиндры двигателя. Опционально в эту схему вносится промежуточный охладитель воздуха — интеркулер. Он снижает температуру сжатого компрессором воздуха, соответственно уменьшая его объём. Это избавляет от неприятных эффектов вроде детонации, и повышает общую эффективность системы.

Смысл закачивания дополнительного воздуха становится ясен, если вспомнить принцип работы двигателя внутреннего сгорания. В его цилиндрах сгорает топливо-воздушная смесь, этот процесс толкает поршень, который проворачивает коленвал

Но, для эффективного сгорания смеси важно соблюдать правильное соотношение топлива и воздуха, поэтому нельзя повысить мощность просто добавив в смесь больше топлива. Вместе с увеличением количества топлива нужно увеличивать и количество воздуха

Это можно сделать увеличив объём цилиндра, чтобы в него помещалось побольше воздуха. Но можно пойти другим путём — повысить плотность воздуха, загоняемого в цилиндры. Тогда с той же единицы рабочего объёма двигателя можно снимать ощутимо большую мощность. Хороший пример — спорткары, где каждый литр объёма может выдавать более 150 л.с. Конечно, помимо турбонаддува там используют ещё массу ухищрений. Но вполне реально получить 105-115 л.с. на литр с помощью одного только турбирования. 

Особенности турбированных двигателей

Принцип работы турбины состоит в принудительном нагнетании воздуха под давлением в цилиндры. Такое действие позволяет увеличить рабочий объем камеры сгорания за счет сильного сжатия, поэтому при равном объеме двигателя, разница в мощности между атмосферником и турбомотором колоссальная.

Главные предпосылки появления турбированных моторов:

• Невозможность существенного увеличения мощности без увеличения объема и количества цилиндров (отсюда мы имеем агрегаты V8 и V12)
• «Выжимание» максимальной мощности с помощью уменьшения камеры сгорания увеличивает степень сжатия, а значит работа двигателя без детонации невозможна. Детонация разрушает поршни.
• Любые манипуляции по увеличению мощности атмосферника увеличивают расход топлива, а также делают невозможным комфортную эксплуатацию во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изначально в массовое производство был запущен дизельный турбированный двигатель — такие моторы «наматывали» миллионы километров без особых проблем. В 80-х годах прошлого века среди легковых автомобилей начали появляться бензиновые турбоагрегаты.

Стоимость таких автомобилей существенно отличалась от обычных. До 90-х годов широко использовались механические нагнетатели, приводящиеся в движение через ремень от коленвала. Конструкция довольно проста и надежна, о чем свидетельствует яркий пример в лице двигателя Mercedes-Benz M111 E23 Compressor.

Позднее решено было переходить на турбокомпрессор, работающий от выхлопных газов, так как механический нагнетатель забирал значительную мощность на раскручивание лопастей.

Принцип работы наддува

Турбонаддув позволяет выходящим из мотора газам раскручивать лопасти турбины, которая нагнетает воздух в компрессор, создавая нужное давление. Далее такой чистый воздух смешивается с топливом и под высоким давлением поступает в двигатель. В процессе работы турбины ее крыльчатка может раскручиваться до огромной скорости, что предъявляет повышенные требования к устройству системы смазки.

Масло в турбину отбирается из мотора, причем устанавливаются дополнительные охладители, так как рабочая температура в турбине может достигать 900 градусов и выше. Из-за протечек масла и некачественного смазывания подвижных деталей может выходить из строя турбонаддув, после чего требуется выполнять сложный ремонт силового агрегата. Чтобы предупредить подобные критические неисправности, необходимо не только своевременно менять масло, но и поддерживать хорошее техническое состояние турбины.

Одной из особенностей турбонаддува является то, что скорость вращения турбины будет напрямую зависеть от частоты оборотов двигателя. На минимальных оборотах мотора крыльчатка наддува практически не раскручивается, что несколько уменьшает крутящий момент. А вот при высоких оборотах мотора турбина начинает раскручиваться даже до 250 тысяч оборотов в минуту, что позволяет существенно поднять давление в системе.

Воздух, который подается в двигатель, по причине высокого давления начинает быстро нагреваться. Чтобы решить эту проблему устанавливается дополнительный радиатор, что позволяет обеспечить работоспособность всего мотора. При выполнении сервисного обслуживания двигателя мастера часто вскрывают мотор и прочищают охладитель турбонаддува, что исключает его загрязнение и поломки агрегата.

Подведем итоги

В настоящее время все больше автопроизводителей отказываются от использования классических атмосферных моторов, используя на машинах турбированные силовые агрегаты. Такие двигатели обладают рядом преимуществ и в первую очередь мощностью и топливной экономичностью. Конструкция турбины тут достаточно сложна, что объясняется существенными нагрузками, которые приходятся на нее в процессе работы. Упрощенно говоря, состоит нагнетатель из крыльчатки, которая раскручивается выхлопными газами, после чего свежий воздух под высоким давлением и после принудительного охлаждения смешивается с топливом и подается в мотор.

Как компрессор и турбина улучшают мощность двигателя авто

Сама по себе установка турбины на атмосферный двигатель показывает плюсы в парадигме «выиграл-выиграл». Компрессор и турбина, установка, выполненная подготовленным человеком, благотворно влияют на характеристики и работу двигателя авто:

• с сохранением надёжности атмосферного двигателя появляется мощность без увеличения объёма;
• установка турбины на атмосферный двигатель не усложняет его, не меняет параметры, но увеличивает крутящий момент;
• двигатель авто остаётся столь же ремонтопригодным, по прибавка компрессора позволяет заставить приносить пользу и выхлопные газы.

Цена замены деталей новой конструкции под капотом не ввергает в значительные издержки и позволяет обслуживать более мощный мотор и компрессор без увеличения затрат.

Как работает турбина

Турбина состоит из двух частей:

1. Холодная – всасывает и раскручивает впускной воздух,
2. Горячая – раскручивается воздух посредством движения выхлопных газов.

В турбине установлен картридж с лопастями, которые от движения воздуха раскручиваются вплоть до 150 000 оборотов в минуту, создавая давление. Вращаются лопасти на подшипниках, а за смазывание и охлаждение отвечает подача масла с двигателя.

Так как при резком повышении давления воздух сильно нагревается, был изобретен интеркуллер, охлаждающий воздух до нужной температуры.

Во впускной магистрали установлен клапан, отвечающий за сброс избыточного давления впускного воздуха (Blow off), а также вестгейт, ограничивающий количество отработанных газов, попадающих в турбину, что позволяет избежать резкого роста повышения оборотов крыльчатки (простыми словами-ограничитель).

Работа турбины крайне проста: в горячую часть турбины попадают отработанные газы и раскручивают крыльчатку. В холодной части раскрученная крыльчатка всасывает большое количество воздуха, который проходит через интеркулер, и в охлажденном состоянии попадает в цилиндры. После того, как отработанные газы раскрутили турбину, они идут далее по выпускной магистрали.

Правила эксплуатации

До того, как установить турбину на свой двигатель, необходимо уяснить для себя условия пользования подобных агрегатов. Соблюдая их, можно увеличить срок «жизни» моторов.

Правильное эксплуатирование турбированных двигателей предполагает соблюдение следующих рекомендаций:

Регулярно проверять уровень масла

Существует множество советов о том, как правильно эксплуатировать турбореактивные двигатели. Однако главное условие заключается именно в регулярной проверке масла.

Отсутствие смазки ведет к быстрому изнашиванию подшипников турбины, следствие чего она вскоре перестает работать.

Кроме того, быстрый расход масла свидетельствует о наличие проблемы в моторе. Возможно, из строя вышел масляный насос или другая деталь.

При запуске не держать долго педаль газа

Турбированные двигатели достигают максимального давления уже на низких оборотах. Поэтому долго жать на педаль газа. Иначе турбина будет работать на «холостом» ходу, что сокращает срок ее эксплуатации.

Использовать только качественное масло

Некачественное масло — это вторая наиболее распространенная причина быстрого износа турбины

Причем не важно, установлена ли она на бензиновом двигателе, или на дизельном. Более того, подобная смазка негативно влияет и на состоянии мотора.

Необходимо заливать только то масло, которое рекомендует производитель конкретной силовой установки.

Важно также отметить, что тип смазки, применяемой на турбированных моторах, отличается от той жидкости, которая используется на «атмосферных» агрегатах. Это объясняется тем, что в первых создается больший уровень давления, вследствие чего увеличиваются требования к качеству масла

Данное обстоятельство необходимо учитывать при форсировании «атмосферного» движка.

Не рекомендуется использовать смазку иной марки, даже если она имеет аналогичные характеристики.

Устройство бензиновых турбо-ДВС

Алгоритм работы бензинового турбированного силового агрегата заключается в применении специального компрессора. Задача последнего – нагнетать в камеры сгорания дополнительный объем воздуха. За счет улучшения наполнения цилиндров смесью воздуха и топлива растет среднее эффективное давление за цикл и повышается мощность. В качестве привода системы турбонаддува применяются отработанные газы, энергия которых делает полезную работу.

Современный компрессор представляет собой корпус с подшипниками, колесо, перепускной клапан, корпус турбины. В последнем имеются каналы для движения смазки. Также присутствует в конструкции вал ротора, подшипники скольжения, компрессор, пневматический привод перепускного клапана. В корпусе, где монтируются подшипники, установлен ротор. Он представляет собой вал с закрепленными на нем турбинным и компрессорным колесами. На последних имеются лопасти. Данный ротор может вращаться за счет подшипников скольжения. Для их смазки и охлаждения поступает масло из смазочной системы двигателя. Чтобы корпус подшипников дополнительно охлаждался, используются также и каналы охлаждающей жидкости. Данный элемент компрессора изготовлен в форме улитки.

Необходимые элементы для установки турбины

На установку турбины решаются водители, которым не хватает мощности на своем авто. Благодаря турбированию атмосферного двигателя автомобиль становится более экономичным, поскольку мощность мотора возрастает, а объем остается неизменным. Так, после установки турбины на двигатель мощностью 1,4 литра, автомобиль ведет себя, как если бы у него стоял мотор 1,8 литра.

Однако к вопросу надо подходить с осторожностью, поскольку при техническом усовершенствовании автомобиля затрагиваются многие его важные части, применяются дополнительные запчасти. Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:. Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

• непосредственно сама турбина;
• выпускной коллектор;
• интеркулер, чтобы охлаждать воздух;
• магистраль подачи воздуха, которую делают из алюминиевых трубок или нержавейки;
• силиконовые патрубки для соединения трубок;
• трубки под подачу охлаждающей жидкости и масла;
• труба от выхода турбины до глушителя (называется пайп или даун-пайп);
• форсунки высокой продуктивности;
• электроника, которая будет контролировать подачу топлива.

Вместо обычного коллектора, нужен турбоколлектор, через который будут проходить выхлопные газы и направляться в турбину.

Чтобы турбина не перегревалась, устанавливают охлаждающую систему. В пайп надо будет встроить датчик лямбда-зонда (датчик кислорода).

Обороты крыльчатки турбины очень высокие. Чтобы она не вышла из строя, надо подвести масло, которое будет поступать из двигателя. Для сбрасывания лишнего давления нужен специальный клапан (блоу-офф).

Плюсы и минусы турбированного двигателя

Турбированный двигатель имеет как немало сторонников, так и тех, кто считает, подобная система отличается крайней ненадежностью. Попробуем разобраться, какие доводы в пользу каждой из точек зрения существуют.

В первую очередь турбина привлекает внимание любителей быстрой езды, даже при сравнительно небольшом объеме ДВС она позволяет добиться впечатляющей разгонной динамики. К примеру, турбированный двигатель с объемом 1,8 литра может выдавать около 200 л.с., что уже обеспечивает хороший набор скорости

Другое преимущество, которое получает владельцы турбированных моторов — снижение расхода топлива в расчете на общее количество лошадиных сил. Поскольку камера сгорания наполняется большим объемом воздуха, то и эффективность сгорания топливной смеси при этом возрастает

Очень важно учитывать, что если сравнивать показатели по потреблению горючего, исходя исключительно из объема силового агрегата, то турбированный двигатель будет наоборот потреблять больше топлива в сравнении с классическим атмосферным агрегатом

Принцип работы турбокомпрессора и турбины.

А что же говорят те, кто выступает против турбированных двигателей? У них также достаточно аргументов:

• Повышенные требования к качеству топлива и смазочных материалов. Заправляться придется только на проверенных станциях, а замена недешевого синтетического масла обязательно должна производиться вовремя (как правило, один раз в 10 000 км) и в строгом соответствии с предписаниями производителя.
• Долгий прогрев автомобиля в холодное время года, а, следовательно, увеличенный расход топлива зимой.
• Ресурс как турбины, так и самого двигателя в этом случае не превышает 120-150 тысяч километров. После этого, мотор обычно требует капитального ремонта, а турбина и вовсе меняется на новую. В обоих случаях для владельца это приведет к дополнительным расходам.

Таким образом, эксплуатация турбированного двигателя, хотя и дает его обладателю преимущества в динамике над схожими по объему атмосферными моторами, но требует гораздо более бережного и внимательного отношения. Плюс обслуживание машины с турбинной обойдется дороже, вследствие использования более дорого масла и более частом интервале его замены.

На сколько это критично в сравнении с атмосферниками

Качество топлива

Производители, да и по собственному опыту знаю, рекомендуют заливать бензин не ниже 98. Это связано с возникновением детонации в камерах сгорания, что негативно скажется на ресурсе силового агрегата и турбины. Тем более, что качество топлива в регионах не то что хромает, а спотыкается на обе ноги.

Низкое качество топлива на отечественных заправках может убить турбомотор

Но есть выход. Чтобы не зависеть от бензина, можно установить на турбированные моторы газовое оборудование. Оно даст не только экономию при заправке газом, но и сохранит прежние мощностные характеристики ДВС. Вы не привязаны к «брендовым» заправкам, а газовое топливо редко «бодяжат».

Используемое масло

Здесь ничего страшного нет. Каждый автовладелец, который любит свой автомобиль, не будет покупать дешевое масло для своего любимого железного коня. Да, есть определенные требования. Но они актуальны не только для турбированных двигателей, но и атмосферных.

Турбояма

Эффект турбоямы отпугивает от турбомоторов

Это кратковременная потеря мощности при резком нажатии на педаль газа на маленькой скорости. Нужно быстро ускориться с низких оборотов ДВС, нажимаете газ в пол и машина «тупит». Это связано с особенностями конструкции турбонагнетателя. Ему нужны средние обороты двигателя, чтобы полноценно включится в работу.

На современных автомобилях этот негативный эффект минимизирован. В конструкцию силового агрегата добавляют еще одну турбину, чтобы она успевала «раскручиваться» на маленьких оборотах мотора – битурбированные движки.

Чтобы не громоздить еще один агрегат, ставят турбину с изменяемой геометрией. В этом случае компьютер контролирует угол поворота лопастей, чтобы они сильнее крутились при малых скоростях выхлопных газов.

Перегрев

Турбонагнетатель сильно нагревается, ему нужно дать время остыть. Из-за своей конструкции и принципа работы во время движения турбина сильно греется. Если после поездки заглушить мотор, то вероятность выхода из строя её подшипников увеличивается.

Вот так может разогреться турбина при интенсивной езде

Чтобы не ждать, а пойти по своим делам, многие владельцы турбомоторов устанавливают турботаймер. Это устройство автоматически выключит зажигание и заглушит мотор через определенное время. Вам не нужно ожидать, вытаскиваем ключ, закрываем машину и уходим. Это устройство все сделает за вас.

По-поводу ресурса турбоагрегатов

Это спорный вопрос. Если не ухаживать за «атмосферником», то он тоже более 100 тысяч не протянет. Да, срок эксплуатации ниже, но это замечалось за двигателями прошлых поколений. На сегодняшнее время они стали более совершенными, многие могут дать фору атмосферным ДВС. Сравните корейские моторы на Спортаже, не все смогут «перевалить» без капиталки за 100 тыс.

Кроме этого, инженеры атмосферных двигателей также загнаны в рамки экологических норм. Поэтому они вынуждены придумывать технологии, уменьшающие расход топлива и сокращающие выбросы.

Расход масла

Я всегда говорю, и будут повторять: «Исправный турбонагнетатель никогда не будет «жрать» масло». Если ему уже приходит конец, владелец не следил за ним, то масло будет лететь с подшипника как наружу, так и во впускной, так и выпускной коллектора.

Расход топлива

В этом случае нужно сравнивать с одинаковыми по мощностями образцами. Например, атмосферный мотор на 150 лошадиных сил и турбированный с таким же табуном лошадей под капотом. В первом случае расход бензина будет в районе 9-10 литров на сотню, а у турбомотора – 6-7 литров. Делайте сами выводы.

Чтобы обвинить турбированные моторы в прожорливости, их противники делают сравнение с такими же по объему атмосферными силовыми агрегатами, мощность которых в несколько раз меньше.

Например, 1,4 атмосферник – 4-6 литров, турбо объемом 1,4 – 6-7 литров. Конечно, цифры не говорят в пользу турбин, но крутящий момент и мощность то разные. В первом случае 80 л.с. против 150. С чем вы быстрее доедите до пункта назначения? А как насчет трассы? – взять на обгон грузовик сможете, если только впереди будет ГАЗон 70-х годов выпуска.

Плюсы турбированных двигателей

Турбированные моторы имеют следующие преимущества, за которые их выбирают автомобилисты:

• Повышенная мощность при прежнем объеме. Соответственно, динамические характеристики автомобиля с турбированным двигателем будут лучше, чем автомобиля с атмосферным двигателем того же объема;
• Лучше экологические свойства, а вместе с тем и большая экономичность. Турбированный двигатель лучше с экологической точки зрения, поскольку топливо сгорание более полно, и меньше отработавших газов и вредных примесей отправляется в атмосферу;
• Турбированный двигатель работает тише, чем атмосферный;
• Возможность выбора. Сейчас турбированные двигатели имеются, как бензиновые, так и дизельные;
• Наличие интеркулера. Поступающий воздух охлаждается, благодаря интеркулеру, что положительно сказывается на эффективности использования топлива и сохранности агрегатов;
• Для быстрого старта с места нет необходимости сильно повышать обороты.

Турбированный двигатель, плюсы и минусы

Сначала о преимуществах:

1. Возможность с малого объема “выжать” большую мощность, зачастую это 100 л.с. на каждый литр объема.
2. Крутящий момент уже с холостых оборотов дает уверенную тягу, но только в случае, если турбина маленькая, она раскручивается быстрее.
3. Диапазон крутящего момента широкий.
4. Расход топлива, при одинаковой мощности с атмосферным моторов, явно ниже.
5. Возможность увеличивать мощность с помощью прошивки на 20-30% без вреда ресурсу и комфорту движения.

1. Ресурс турбины современных авто едва достигает 100 тыс.км.
2. Возникновение «турбоямы», процесса между провалом и резким набором скорости из-за ожидания раскрутки турбины.
3. Стоимость ремонта дороже, обслуживать двигатель нужно чаще.
4. Возрастает потребность в качественном масле и топливе.