Двигатель с турбонаддувом. плюсы и минусы турбированных двигателей

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.

Оставить комментарий:

Дизельные двигатели — атмосферников не найдешь

В ряду дизельных силовых агрегатов практически нет простых атмосфеников без турбины. Это редкость, которая совершенно не оправдана и будет приносить лишь хлопоты в эксплуатации. При огромном объеме такие агрегаты выдают смешную мощность и не способны удовлетворить потребности владельца. Но с хорошей турбиной дизельный двигатель перевоплощается и становится настоящим шедевром технического искусства. Преимущества такой технологии очевидны:

  • мощность возрастает порой в несколько раз, сегодня дизельные турбированные агрегаты не слишком уступают своим бензиновым собратьям по мощности с определенного объема;
  • тяга просто невероятная, остаются все преимущества обычного атмосферника с дизельным топливом, вы можете свободно переключать передачи и эластично управлять агрегатом;
  • расход топлива снижается, если взять бензиновый агрегат с такой же мощностью для сравнения, разница может достигать сокращения расхода практически в два раза;
  • нет недостатков с соляркой в системе подачи топлива, если заливать качественное горючее на проверенных заправочных станциях без экспериментов с топливом подешевле;
  • срок службы дизельного агрегата фактически не зависит от наличия турбины, так что вы можете эксплуатировать ваш автомобиль достаточно долго и не переживать о поломках.

Но это касается далеко не всех турбодизелей. Такой двигатель должен быть собран качественно и надежно. В китайских автомобилях практически не используется данная технология, так как ошибки в сборке могут стать причиной полного выхода из строя агрегата. Нужно учитывать это при покупке автомобиля. Если вы отдаете предпочтение бюджетному транспорту, лучше купить бензиновый автомобиль и не переживать о надежности простого агрегата.

Причина #5 — Прогар транзисторов в ЭБУ

Отсутствие искры также можно объяснить пробитыми транзисторами в электронном блоке управления ВАЗ. Для обнаружения неисправных элементов потребуется демонтировать контроллер, а также снять защитную крышку. Чтобы проверить работоспособность транзисторов, потребуется воспользоваться мультиметром. Прибор переводят в режим прозвонки, затем им проверяют оба контакта транзистора, а также массу. При обнаружении замыкания, мультиметр издаст соответствующий писк, а пробитый транзистор подлежит замене на аналогичный исправный элемент.

Преимущества и недостатки атмосферного двигателя

Современные авто комплектуются разными агрегатами, и с появлением моделей, оснащённых турбонаддувом, которые отличаются от обычного «атмосферника» высокой мощностью при малом расходе горючего и небольших объёмах, многие автопроизводители отдают предпочтение именно им. Создание экологически чистых моделей сейчас в тренде, но здесь есть свои подводные камни. Усложнение конструкции приводит к недолговечности и сложности проведения ремонтных работ, тогда как главное, чем отличается атмосферный двигатель, это надёжность. По этой причине остались и приверженцы классики. К тому же за столько лет эволюции ДВС классические варианты моторов были значительно усовершенствованы.

Конструктивные отличия мотора, оснащённого турбиной в наличии турбокомпрессора или механического компрессора, нагнетающего потоки воздуха под высоким давлением (от 1,5 до 3 атмосфер). Так, турбодвигатели способны сжигать больше горючего, выдавая большую мощность и демонстрируя лучшую динамику, чем атмосферные двигатели того же объёма. При этом после 100 – 150 тысяч км. пробега радость от высокой производительности может померкнуть вследствие необходимости ремонта, который выполнить собственноручно едва ли удастся. «Атмосферник» же, отличающийся простотой конструкции, можно починить самостоятельно, не затрачивая на процедуру много денежных средств. Проще ДВС атмосферного типа и в эксплуатации. Сразу после остановки движения глушить мотор не рекомендуется, он должен поработать немного на холостом ходу с целью стабилизации давления.

Плюсы атмосферных ДВС

«Атмосферники» имеют ряд преимуществ, благодаря которым их до сих пор выбирают большинство автомобилистов:

  • высокая степень надёжности, долговечность;
  • простота конструкции, обеспечивающая лёгкость в обслуживании и небольшие затраты, а также возможность устранить неисправность своими руками;
  • низкий расход моторного масла и большой срок службы масляного фильтра (в случае с турбированным двигателем масла расходуется примерно вдвое больше);
  • неприхотливость к качеству топлива: двигатель способен отлично справляться с низкокачественным горючим, чем грешат многие автозаправки.

Минусы «атмосферников»

Двигатель атмосферного типа не лишён и недостатков, среди которых:

  • большой вес конструкции;
  • низкая мощность сравнительно с мотором того же объёма, снабжённым турбиной;
  • значения крутящего момента и разгон ниже, чем у агрегата с наддувом;
  • неспособность достичь номинальной мощности при движении автомобиля по горному рельефу, где можно наблюдать разреженный воздух.

Питание посредством естественного забора воздушного потока не даёт оптимизировать пропорции горючего и кислорода на всех режимах функционирования. То есть, на низких оборотах наблюдается неспособность забирать нужный объём кислорода, а на высоких создаётся препятствие подачи потока воздуха пропускным сечением и воздушным фильтром. Минусы не делают атмосферные двигатели менее рациональными в использовании, чем агрегаты с наддувом, поэтому они не теряют своей популярности, несмотря на выход в свет новинок в области автомобилестроения.

Звоните: +7-499-686-12-80

Датчик давления масла автомобиля ВАЗ 2114

Как работает двигатель с турбонаддувом?

В основу принципа положена сила энергии, которой обладают отработанные газы. Она приводит в движение колесо турбины. Оно, в свою очередь, способствует вращению колеса компрессора. В этом свою помощь оказывает роторный вал. Задача компрессорного колеса состоит в сжатии воздуха. Он нагревается, а после поступления в интеркулер подвергается охлаждению, и осуществляется подача в цилиндры.

1 – воздушный фильтр; 2 – воздухоподводящий рукав низкого давления; 3 – клапан ограничения наддува; 4 – турбокомпрессор; 5 – дроссельный узел; 6 – воздухоподводящий рукав охлажденного наддувочного воздуха; 7 – радиатор охлаждения наддувочного воздуха (интеркулер); 8 – воздухоподводящий рукав горячего наддувочного воздуха; 9 – воздухозаборник

Насколько интенсивно будет работать система, зависит от характера работы самого силового агрегата. При этом следует сказать о том, что жесткая связь турбонаддува с коленвалом движка отсутствует. Энергия отработанных газов растет с увеличением числа вращений движка. Чем сильнее работает мотор, тем интенсивнее возрастает энергетический потенциал. Следовательно, растет и подача сжатого воздуха.

На рисунке показан принцип работы одного из главных элементов устройства системы турбонаддува — турбокомпрессора

Однако не все здесь так просто. Имеется ряд факторов, которые являются сдерживающими в применении турбрнаддува. Прежде всего, к таким факторам можно отнести детонацию. Возникновение ее элементарно обусловлено тем, что бензиновый агрегат просто резко увеличивает свое вращение. Другим фактором являются значительные температурные параметры, которые имеют отработанные газы. Это обеспечивает значительный нагрев турбонагнетателя и двигателя с турбонаддувом в целом.

Что такое турбированный двигатель

Турбированный двигатель, без лишней скромности, можно назвать едва ли не главным открытием современного производства моторов. Создатели турбированных двигателей ставили перед собой задачу повысить мощность мотора, но при этом сохранив прежний рабочий объем. Плюс ко всему, поскольку такие двигатели предполагалось устанавливать на массовых автомобилях, нужно было учесть фактор их надежности.

В турбированном двигателе топливовоздушная смесь направляется в камеру сгорания под давлением. За счет этого удается повысить крутящий момент и в целом мощность двигателя.

Турбина устанавливается, в том числе, на малообъемных двигателях, где важно малое использование топлива, а современные стандарты требуют от таких двигателей повышенную экологичность. Турбина в таких двигателях приводится к работу за счет остаточной энергии, которая остается в выхлопе

Выхлопные газы, в том числе, отвечают за образование принудительного давления в цилиндрах, где топливовоздушная смесь подготавливается к дальнейшей работе.

Обратите внимание: Турбины изначально устанавливались на дизельных двигателях, поскольку, в силу конструктивных особенностей, их использование на бензиновых агрегатах снижало надежность, а также повышало стоимость. Но позже конструкция турбины была улучшена, что позволило ее использовать, в том числе, на бензиновых моторах в массовом сегменте

Как работает турбонаддув в машине

Энергия отработанных выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под воздействием газов вращается в своем корпусе, имеющем особую форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура здесь весьма высока, а потому корпус и сам ротор турбины вместе с ее крыльчаткой выполняются из жаропрочных сплавов, способных выдерживать длительное высокотемпературное воздействие. Также в последнее время для этих целей используются керамические композиты.

Компрессорное колесо, вращаемое за счет энергии турбины, осуществляет всасывание воздуха, его сжатие и последующее нагнетание в цилиндры силового агрегата. При этом вращение компрессорного колеса также производится в отдельной камере, куда попадает воздух после прохождения через воздухозаборник и фильтр.

Видео — для чего нужен турбокомпрессор и как он работает:

Как турбинное, так и компрессорные колеса, как уже говорилось выше, жестко закрепляются на роторном валу. При этом вращение вала производится с помощью подшипников скольжения, которые смазываются моторным маслом из основной системы смазки двигателя.

Подача масла к подшипникам производится по каналам, которые располагаются непосредственно в корпусе каждого подшипника. Для того, чтобы герметизировать вал от попадания масла внутрь системы, используются специальные уплотнительные кольца из жаростойкой резины.

Безусловно, основной конструктивной сложностью для инженеров при проектировании турбонагнетателей является организация их эффективного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых моторах, где тепловые нагрузки наиболее высоки, нередко применяется жидкостной охлаждение нагнетателя. При этом корпус, в котором расположены подшипники, включается в двухконтурную систему охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Его предназначением выступает охлаждение поступающего воздуха. Наверняка многие из читателей этого материала зададутся вопросом о том, зачем охлаждать «забортный» воздух, если его температура и так невелика?

Ответ кроется в физике газов. Охлажденный воздух увеличивает свою плотность и, как результат, возрастает его давление. При этом конструктивно интеркулер представляет собой воздушный либо жидкостный радиатор. Проходя через него, воздух снижает температуру и увеличивает свою плотность.

Важной деталью системы турбонаддува автомобиля выступает регулятор давления наддува, представляющий собой перепускной клапан. Он применяется с целью ограничить энергию отработавших газов двигателя и направляет их часть в сторону от колеса турбины, что позволяет регулировать давление наддува

Привод клапана может быть пневматическим или электрическим, а его срабатывание осуществляется за счет сигналов, получаемых от датчика давления наддува, которые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Именно электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие или закрытие клапана в зависимости от данных, получаемых датчиком давления.

Помимо клапана, регулирующего давление наддува, в воздушном тракте непосредственно после компрессора (где давление максимально) может монтироваться предохранительный клапан. Целью его использования является защита системы от скачков давления воздуха, которые могут быть в случае резкого перекрытия дроссельной заслонки двигателя.

Избыточное давление, возникающее в системе, стравливается в атмосферу с помощью так называемого блуофф-клапана, либо направляется на вход в компрессор клапаном типа bypass.

Проверка ДМРВ с помощью мультиметра

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

В последнее время продажи машин, оснащённых турбированными моторами, значительно выросли. Автолюбители же разделились на два лагеря: тех, кто не признаёт необходимости установки компрессора, в частности в бензиновых моторах, предпочитая классику, и тех, кто любит ветер инноваций, считая, что атмосферникам пора на пенсию. И те, и другие по-своему правы, поэтому, определяясь с покупкой авто, нужно тщательно взвесить все плюсы и минусы турбированного бензинового мотора или дизеля, а также учесть и прочие факторы, определяющие целесообразность приобретения.

Преимущества турбодвигателей очевидны:

  • повышенные характеристики мощности при таком же объёме;
  • компактность и малый вес агрегата;
  • высокий крутящий момент, начиная с самых низких оборотов, демонстрирующий стабильность;
  • небольшой расход топлива относительно мощностных характеристик;
  • меньший объём выхлопов.

Минусы турбированных двигателей в следующем:

  • при высокоскоростной езде расход топлива повышен;
  • необходимость прогрева двигателя в морозы;
  • наличие «турбоям» (явление провала мощности при резком нажатии на педаль газа характерно для старых конструкций агрегатов);
  • сильный нагрев;
  • дороговизна ремонта;
  • чувствительность к топливу и смазочным материалам низкого качества, как следствие – зависимость ресурса от используемых средств;
  • периодичность замены масла, а также масляного и воздушного фильтров чаще, чем у атмосферников;
  • высокая стоимость обслуживания, вызванная необходимостью использования только высококачественных рабочих жидкостей.

Для многих водителей недостатки турбированных двигателей значительно перевешивают преимущества. Особенно пугают затраты и необходимость постоянного контроля состояния, а также щепетильность в уходе, что связано со сложностью конструкции агрегата. Надёжность атмосферников уже никто не ставит под сомнение, тогда как в случае с моторами, оснащёнными наддувом, ресурс целиком и полностью зависит от владельца.

Что такое турбированный двигатель в автомобиле

Первые турбированные двигатели были сконструированы ещё в 1905 году, однако на легковые автомобили их начали устанавливать во второй половине 20-го века. Турбонаддув – система нагнетания в цилиндры атмосферного двигателя дополнительного воздуха, вследствие чего происходит повышение среднего эффективного давления в цилиндрах. Это увеличивает мощность мотора без внесения изменений в его конструкцию. Работу мотора с турбонаддувом обеспечивает приводной нагнетатель, использующий энергию отработанных газов. Они приводят в движение колесо турбины, которая в свою очередь вращает колесо компрессора с помощью роторного вала. Компрессорное колесо сжимает воздух, который нагревается, а после поступления в интеркулер охлаждается и подаётся в цилиндры.

До недавнего времени двигатели с турбонаддувом устанавливались исключительно на дорогостоящие спортивные модели автомобилей. Но, по утверждению маркетологов, в настоящее время доля моделей с такими моторами стремительно увеличивается, и турбина становится практически обязательным элементов престижных марок авто.

Турбины устанавливают гораздо чаще на дизельных двигателях, чем на бензиновых

Производители машин делают акцент на том, что турбодвигатели беспощадно теснят «атмосферники», и большинство покупателей хороших машин предпочитают именно такой тип двигателя. Но так ли хорош турбомотор, как это расписывают конструкторы и инженеры автопредприятий? Чтобы сделать выводы, стоит рассмотреть его конструктивные особенности и поближе познакомиться с принципом действия.

Конструктивные особенности

Система турбонаддува состоит из компрессора, интеркулера, регулятора давления наддува и других узлов. Главная деталь – турбокомпрессор, регулирующий рост давления в системе впуска воздуха. Интеркулер охлаждает воздух и повышает его плотность.

Схема движения воздуха во время работы турбированного двигателя

Всей системой управляет регулятор наддува. Это перепускной клапан, ограничивающий давление отработанных газов. Отсекая некоторое их количество, клапан делает давление наддува оптимальным.

Турбокомпрессор работает следующим образом:

  1. Воздух проходит через воздушный фильтр и поступает во входное отверстие.
  2. Происходит сжатие воздуха, и в нём увеличивается содержание кислорода. Воздух нагревается, и его плотность снижается.
  3. Массы воздуха покидают турбокомпрессор и попадают в интеркулер, в котором происходит охлаждение.
  4. Сжатый воздух проникает через дроссель и впускной коллектор в цилиндры мотора.
  5. Часть выхлопных газов, образовавшихся при сгорании топлива в цилиндрах, передаётся турбодвигателем назад в коллектор турбины. Этот поток воздуха запускает движение вала, на противоположном конце которого расположен компрессор. Здесь начинается повторное сжатие воздуха.

Схема турбокомпрессора

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 же расход топлива?

Если вы внимательно прочитали о плюсах и минусах обоих моторов (атмосферного и турбированного), то вас удивило то, что мы ничего не рассказали о расходе топлива. На этом вопросе стоит остановиться несколько подробнее. Попробуем разобраться, какой мотор является более экономичным.

Сначала сравним два двигателя с одинаковым объемом (например, 1,4 литра). Атмосферный мотор будет расходовать в среднем около 6÷7 л на 100 км пробега, а трубированному потребуется уже 8÷9 литров. Однако при этом он развивает мощность в 1,5 раза большую, чем атмосферный. Вывод: при одинаковом рабочем объеме «атмосферник» значительно экономичнее (ведь он не только «ест» меньше топлива, но и использует более дешевый бензин), однако значительно уступает турбированному по мощности.

Теперь проведем сравнение расхода топлива у моторов с одинаковой мощностью (например, около 140÷150 лс). Столько «лошадок» под капотом обычно имеет атмосферный мотор объемом 2,0 литра или турбированный двигатель объемом 1,4 литра. В городском цикле расход у обычного двигателя составит около 12÷14 литров на 100 км, у турбированного – все те же 8÷9 литров. Вывод: даже учитывая меньшую стоимость бензина, необходимого для нормальной эксплуатации атмосферного двигателя, мотор с турбо наддувом значительно экономичнее.

Комплектации Toyota RAV4 2018-2019

О турбине

Турбонаддув бывает двух видов: низкого и высокого давления. Первый тип турбины применяется для более качественного смешивания топлива за счет создания турбулентных воздушных потоков в моторах.

Но наиболее эффективным считается турбированный двигатель высокого давления. В сравнении с «атмосферными» моторами того же объема подобные агрегаты развивают примерно в 1,5 раза больше мощности.

Некоторые производители и владельцы устанавливают на автомобили сразу 2 турбины, в результате чего получили малолитражные моторы, способный составить конкуренцию силовым установкам гораздо большего объема.

Рейтинг надежности у турбореактивных двигателей ниже, так как они имеют довольно сложную конструкцию.

В частности, их конструкция дополняется следующими элементами:

  • Клапан, предназначенный для устранения избыточного давления, которое способно повредить мотор.
  • Интеркулер. Устройство используется для охлаждения воздуха, нагреваемого, когда обороты турбины достигли высокой отметки.

Популярное:

Зелёная Шкода Рапид фото

Турбонаддув: принцип работы

Задача турбины – нагнетать воздух в цилиндры, что осуществляется при помощи компрессора. Благодаря этому, смесь из топлива и воздуха насыщается кислородом, что приводит к увеличению КПД и улучшению сгораемости топлива. Таким образом, движок начинает работать эффективнее при прежнем объеме.

Чтобы понять принцип работы турбины на двигателе, сначала стоит разобраться с тем, как именно работает обычный двигатель. Его функционирование обеспечивается четырьмя последовательными тактами:

  1. Впуск – движение поршня обеспечивает попадание в камеру сгорания топливно-воздушной смеси.
  2. Компрессия – горючая смесь сжимается.
  3. Расширение – выработанная свечами искра приводит к возгоранию смеси.
  4. Выпуск – поршень перемещается вверх, освобождаются и выводятся выхлопные газы.

Чтобы повысить эффективность работы мотора, идти можно по одному из трех путей:

  1. установить турбонаддув;
  2. увеличить объем двигателя;
  3. повысить количество оборотов коленвала.

Увеличение объема, безусловно, приведет к повышению эффективности, но это неизбежно повлечет за собой повышенный расход горючего. Повышение оборотов коленчатого вала не всегда возможно по техническим причинам, к тому же, не избежать снижения эффективности из-за потерь энергии во время каждого из тактов.

Как работает турбонаддув? Он нагнетает в цилиндр предварительно сжатый воздух, вследствие чего количество поступаемого воздуха повышается, а мощность силового агрегата растет без увеличения его объема.

Когда бензиновый двигатель запускается, газы поступают в турбину, приводя с помощью своей энергии в движение ротор, раскручивающий колесо компрессора, захватывающее воздух, подаваемый в цилиндры. Компрессор увеличивает давление воздуха примерно на 80%.

Турбина на бензиновом двигателе позволяет повысить мощность примерно на 30%.

Выводы

Подводим итоги

Мы рассмотрели турбированный и атмосферный двигатель. Потому можем сделать определённые выводы касательно того, какой из них лучше. Турбина хороша для тех, кому нужны высокая производительность, повышенные мощности, отличная динамика и скорость. Но за всё это придётся платить. Если вы готовы, и перечисленные недостатки вас не останавливают, тогда действительно оптимальным выбором конкретно для вас станет турбированный силовой агрегат.

Атмосферник более адекватный в плане расхода топлива и масла, ухода, обслуживания и затрат на эксплуатацию, чем турбированный двигатель. Но и атмосферные движки могут быть достаточно производительными и мощными, что наглядно доказывают в автоконцернах BMW, Audi, Mercedes, Infiniti, Porsche и Lexus. Сказать однозначно, что лучше, нельзя. Это слишком индивидуальный вопрос, который напрямую зависит от потребностей и возможностей каждого отдельного автолюбителя.

Те, кому нужны надёжность, экономичность и адекватная стоимость эксплуатации, но кто не гонится за высокими показателями мощности и крутящего момента, останавливают свой выбор на атмосферных силовых агрегатах. Если же главной целью приобретения машины является получение превосходной динамики и максимальных скоростей, несмотря ни на что, тогда вам однозначно подойдёт двигатель с турбокомпрессором.

https://www.youtube.com/watch?v=Cwy7k_qEv-I

Каждый из рассмотренных моторов обладает своими сильными и слабыми сторонами. Нужно грамотно расставить приоритеты, понять цели и задачи, которые ставятся перед автомобилем, а также реально оценить собственные возможности. Только так вы решите, стоит ли покупать машину с турбокомпрессором, или же остановиться на проверенном классическом атмосферном двигателе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector