Для увеличения мощности в двигателе внутреннего сгорания используется система турбонаддува. Как работает турбонаддув? Когда включается турбина? Какие существуют мифы о работе турбонаддува среди водителей? В статье эти вопросы будут рассмотрены.
Как работает турбина (турбонаддув) на автомобиле
Турбина (турбонаддув) – это вспомогательная запчасть двигателя внутреннего сгорания, которая осуществляет принудительную подачу воздуха в рабочую область движка.
Благодаря использованию турбины увеличивается мощность движка, что позволяет водителю развивать более высокие скорости при сохранении потребления топлива в нормальных пределах.
Чтобы разобраться с тем, как именно работает подобное устройство, давайте вспомним основные принципы работы ДВС:
- Движение транспортного средства по дороге осуществляется за счет сгорания в ДВС топлива (это может быть бензин или дизель).
- Энергия топлива трансформируется в кинетическую энергию, которая передается на ходовую часть авто, что приводит к вращению колес и движению машины.
- В камере внутреннего сгорания находится не только топливо, но и кислород. При отсутствии кислорода сгорание топлива не происходит.
- Кислород в камеру внутреннего сгорания попадает из атмосферного воздуха. В случае небольшого маломощного двигателя у водителя проблем нет – топливо и воздух попадают в камеру в нужных количествах, что позволяет “выжать” максимум мощности при сгорании. Однако если человек захочет разогнаться на своем авто до больших скоростей, ему придется увеличить подачу топлива и кислорода. С топливом проблем не возникает – у водителя есть возможность регулировать форсунки, что позволяет уменьшить или увеличить подачу бензина/дизеля.
Увеличить подачу кислорода напрямую у водителя не получится. Самой простой способ решить эту проблему – увеличить объем камер внутреннего сгорания. Однако в таком случае увеличатся габариты машины, а также возрастут расходы топлива, что увеличит денежные расходы водителя на ТС. Но есть и другой выход – использование турбины:
- Система турбонаддува имеет вид металлической улитки, а крепится это устройство на выхлопном коллекторе двигателя. Деталь может отличаться по габаритам, весу и конструкции в зависимости от модели авто.
- Внутри турбины имеется устройство-ротор, которое представляет собой цилиндр с прикрепленными лопастями. При прохождении через лопасти отработанных газов внутреннего сгорания происходит вращение турбины.
- Это приводит к принудительному нагнетанию атмосферного воздуха в камеры внутреннего сгорания авто, что приводит к увеличению количества кислорода. За счет этого увеличивается КПД воздушно-топливной смеси.
- В систему турбонаддува также входит интеркулер. Он охлаждает поступающий атмосферный воздух, что позволяет получить более плотную однородную смесь кислорода и топлива. Это благоприятно влияет на мощность движка.
На новых автомобилях, которые оборудованы системой турбонаддува, имеется наклейка с надписью Turbo. Это позволяет отличить обычный движок от устройства с турбиной.
При каких оборотах “включается” турбина (турбоподхват)
Многие водители убеждены, что турбина включается только на высоких оборотах, поскольку на низких влияние турбонаддува на движение они не ощущают. Это полуправда – на самом деле турбина на машине работает постоянно, однако при низких оборотах нагнетание слабое. Рассмотрим его более внимательно:
- Когда двигатель работает в режиме до 1500-2000 оборотов в минуту, выхлопные газы создают лишь небольшое давление на лопасти турбины. Поэтому кислорода в камеру внутреннего сгорания нагнетается маленькое количество, поэтому водитель не ощущает рост мощности. Это явление называют турбоямой.
- При росте мощности выше 2000 оборотов в минуту, выхлопные газы начинают оказывать действие на турбины, что приводит к ощутимому нагнетанию кислорода в ДВС. Зависимость тут прямопропорциональная – чем больше оборотов, тем сильнее будет работать турбонаддув и наоборот. Это явление называют турбоподхватом.
Обратите внимание! Многие турбины оборудуются клапаном-предохранителем, который блокирует работу устройства при очень высоких оборотах (красная зона тахометра). Это делается для того, чтобы не испортить двигатель.
Почему турбина может не включиться – неисправности
При управлении машиной с системой турбонаддува водитель может столкнуться с множеством проблем и неисправностей. Рассмотрим основные проблемы и методы их решения:
- Неисправность предохраняющего клапана. Бывает, что клапан забивается мусором или растрескивается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку достаточно просто – примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан все еще может работать, поэтому он будет нагнетать воздух. Однако при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Чтобы решить проблему, выключите электронные системы авто, откройте капот, отсоедините отрицательную клемму от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и демонтируйте устройство (обычно оно располагается рядом с движком). Потом снимите клапан и осмотрите его, при необходимости – выполните очистку устройства или его замену.
- Негерметичное крепление компонентов турбонаддува. Чтобы обеспечить максимальную мощность нагнетания воздуха в ДВС, необходимо, чтобы детали турбины герметично крепились к автомобилю. В случае негерметичного крепления мощность нагнетания резко падает. Установить наличие проблемы можно по двум признакам – резкое снижение мощности и появление характерного свиста во время работы авто. Чтобы разобраться с проблемой, нужно обесточить машину, открыть капот и проверить герметичность крепления прибора. Проблемы могут возникнуть с штуцером, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Для устранения проблемы нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
- Использование плохого масла. Для эффективной работы системы турбонаддува устройство необходимо смазывать маслом. Однако бывает так, что водитель для смазки использует дешевое некачественное масло с обилием примесей – в таком случае эффективность турбонаддува значительно снизится. Установить проблему очень просто – во время движения авто в машине появляется резкий громкий скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – нужно купить новое качественное масло и залить его вместо старого в автомобиль.
Мифы о турбонаддуве в двигателе
Среди водителей много мифов о работе системы турбонаддува. Рассмотрим основные стереотипы и узнаем, почему они ложные:
| Миф 1 – систему турбонаддува можно снять в любой момент без негативных последствий | Конструкция и объемы камеры ДВС адаптированы под применение турбины. Если демонтировать это устройство, уменьшается крутящий момент и мощность движка, а расходы топлива увеличиваются |
| Миф 2 – двигатели с турбонаддувом ломаются гораздо чаще атмосферных | Движки с турбиной имеют такой же срок годности, что и обычные атмосферные двигатели. Чтобы снизить риск растрескивания движка при высоких скоростях, они дополнительно усиливаются металлическими листами-вкладышами в проблемных местах |
| Миф 3 – турбина быстро выходит из строя, ее придется часто менять | Согласно современным стандартам срок годности турбины аналогичен или даже немного превышает срок годности самого ДВС. При соблюдении базовых правил вождения и ухода турбонаддув будет работать столько же, сколько и сам автомобиль |
| Миф 4 – за турбиной нужен специальный бережный уход, чтобы она не ломалась | Чтобы турбонаддув работал долго, достаточно будет придерживаться базовых правил эксплуатации авто. А именно – вовремя меняйте масло, следите за уровнем давления в движке (не доводите до красной отметки), вовремя устраняйте неисправности |
На самом деле турбина работает всегда, но при небольших оборотах уровень нагнетания воздуха будет низок из-за турбоподхвата.
Подведем итоги. Турбина (турбонаддув) – это вспомогательный элемент двигателя, с помощью которого осуществляется принудительное нагнетание воздуха в камеру внутреннего сгорания двигателя.
Устройство запускается сразу же после активации двигателя, но действует правило – чем выше обороты, тем больше нагнетание (на низких оборотах нагнетание практически незаметно).
Основные проблемы с турбиной – выход из строя клапана, негерметичное крепление запчасти, использование некачественного масла.
Другие интересные материалы
Разберёмся в неисправностях турбокомпрессора или как понять, что турбина умирает
Турбина относится к довольно сложным аппаратам, увеличивающим мощность двигателя. Поломка ее в отличие от многих других узлов автомобиля не является критичной.
Но стоит понимать, что и нормально работать мотор тоже без нее не будет, к тому же утечка масла и топлива не окажут положительного влияния на общее состояние транспорта и кошелек автовладельца. Как же вовремя понять, что турбина умирает.
Для определения неисправности, следует разобраться в принципах ее работы, узнать признаки и что к этому могло привести. Однако для более точной диагностики потребуется обратиться к мастерам автосервиса или СТО.
Что из себя представляет турбина
Если сказать проще, то турбина – это механическое устройство автомобиля для подачи под давлением воздуха в камеру сгорания. Главная задача, которую выполняет турбонаддув, это значительное повышение мощности двигателя без увеличения его рабочего объема.
Установка турбины обеспечивает пятидесятипроцентный, а иногда и больше, прирост мощности силового агрегата при сравнении с нетурбированными двигателями того же объёма.
Это обусловлено нагнетанием под давлением турбиной воздуха в цилиндры и повышением содержания кислорода в топливной смеси, а в результате и увеличению ее эффективности.
Конструктивно турбина состоит из механической крыльчатки приводимой в действие движением выхлопных газов автомобиля.
То есть используется энергия выхлопа для захвата и подачи воздуха (а соответственно и кислорода) в систему для улучшения качеств топливной смеси.
С технологической точки зрения на сегодня это наиболее эффективное устройство для увеличения мощности двигателя при том же расходе топлива, что позволило уменьшить выброс токсичных газов в атмосферу.
Такие агрегаты нашли широкое применение как в дизельных силовых установках, так и на бензиновых двигателях. При этом в первом случае турбированные моторы оказались наиболее эффективны из-за высокой степени сжатия и малым, при сравнении с бензиновыми автомобилями, числом вращения коленчатого вала.
К тому же ограниченное применение турбонаддува на бензиновых машинах обусловлено возможным проявлением детонации, которое возникает при резком увеличении числа оборотов двигателя, а также из-за высокой температуры выхлопных газов, достигающего тысячи градусов против шестисот у дизельных моторов. Естественно такие температуры могут привести к повреждению частей турбины.
Из чего состоит турбина
В зависимости от производителя и модели турбины имеют некоторые отличия, однако основные конструктивные элементы и механизмы у них идентичны.
Так в устройство любой турбины входит воздухозаборник, сразу за ним устанавливается воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркуллер и выпускной коллектор.
Все части агрегата соединены между собой трубками и шлангами, которые изготавливаются из надежных износостойких материалов.
Большинство знакомых с конструктивными особенностями автомобиля, обратили внимание на несколько отличий турбонаддува от стандартных систем впуска – это наличие интеркулера и турбокомпрессора, а также некоторых элементов для контроля и регулирования надува.
Одним из основных и наиболее важных элементов турбины является турбокомпрессор (или турбонагнетатель). Именно он обеспечивает увеличенное давление воздуха на впускных магистралях мотора.
В своей конструкции турбонагнетатель имеет два колеса – турбинное и компрессорное, размещенные на роторном валу.
Каждое колесо смонтировано в отдельном надежном корпусе, а в конструкции предусмотрен подшипник.
Как влияет неисправная турбина на работу двигателя автомобиля
Многие считают, что небольшой агрегат в виде турбины при выходе из строя вряд ли окажет сильное негативное влияние на работу двигателя, однако это не совсем так.
Очень частой причиной поломки турбины является низкое масляное давление либо плохое его качество.
Падение давления часто обусловлено сильным загрязнением масляного фильтра или плохим его качеством, а так же как результат применения метода «промывка пятиминутка».
С учетом больших оборотов турбины, а также постоянного воздействия высоких температур, а именно это и есть нормальные рабочие условия, даже незначительное и кратковременное падение давления в масляной системе может вызвать поломку подшипника оси турбины. При его сильном износе увеличивается радиальный зазор, а этот люфт приводит к повреждению и выходу из строя сальников.
С разрушенными сальниками нет должной герметичности, а соответственно масло беспрепятственно попадает в коллектор двигателя. Параллельно этому давление масла в подшипниках оси турбины еще сильнее падает, что приводит к еще большим повреждениям этого узла.
Горячий выхлопной газ проходит через разбитые элементы и попадает во внутреннее пространство подшипников, где повышает температуру до такой степени, что все смазочные материалы полностью выгорают. Это ведет к полному разрушению самого подшипника. Он перестает выполнять свою функцию, что влечет поломку лопастей турбины, обломки которой остаются внутри агрегата.
Качество смазки элементов турбины очень сильно зависит от масляного насоса двигателя. Даже не очень продолжительная работа агрегата в таком режиме оставит двигатель автомобиля без смазочных материалов. А что будет с двигателем при работе без масла объяснений не требует.
Во избежание подобных неприятных ситуаций, важно помнить основные признаки неисправности и выхода из строя турбокомпрессора.
Если вовремя не обратить внимание на эти симптомы и не принять соответствующие меры, то звук характерного скрежета лопастей, трущихся о внутренний корпус турбины, который ведет к еще большим проблемам, не заставит себя долго ждать.
При появлении хоть какого-нибудь намека на неисправность, лучше незамедлительно обратиться к специалистам автосервиса или СТО.
Признаки того, что турбина «умирает»
Выход турбины из строя во многих случаях происходит очень быстро, причин тому несколько: это может быть, как уже упоминалось, недостаток масла, попадание твердыми частицами по колесу компрессора и по колесу ротора турбины, также к поломке может привести ДТП. Однако чаще турбонагнетатель приходит в негодность постепенно, и у автовладельца есть время обратить внимание и принять необходимые меры по устранению причин поломки либо обратиться к специалистам.
Выделяется несколько наиболее распространенных признаков выхода из строя турбины. К ним относятся следующие:
- наличие посторонних шумов со стороны турбины во время работы силовой установки (свист либо гул);
- появление сизого дыма из выхлопной системы;
- резко увеличивается расход масла;
- падает давление наддува.
Для определения поломок на ранних стадиях, достаточно внимательно слушать свой автомобиль. Например, у машины упала мощность или она утратила динамику, это говорит о том, что турбина не создает достаточного давления.
Иногда причиной тому служит повышенное противодавление из-за сильного загрязнения катализатора. Также к этому могут привести и неисправности электромагнитного клапана (управляющего вакуумом турбины), что тоже влечет понижение мощности двигателя.
Если же эти элементы работают исправно, тогда стоит проверить перепускную заслонку или изменяемую геометрию.
Часто при агрессивном стиле езды поток отработанных газов идет мимо клапана, либо поврежденная изменяемая геометрия, цепляет корпус турбокомпрессора и не направляет воздух на колесо турбины.
В таком случае коэффициент полезного действия турбины сильно падает. Если таким образом выявить причину поломки не удалось, тогда потребуется демонтаж турбокомпрессора с силовой установки.
На скорый выход из строя турбину и возможный признак дефекта может также указать дым из выхлопной системы.
Цвет дыма и запах выхлопного газа
Появление дыма в выхлопной системе нельзя игнорировать, следует внимательно присмотреться к нему. Процесс часто сопровождается неприятным химическим запахом, который прекрасно слышен при движении.
Наличие черного дыма
Это указывает на сгорание горючей смеси в турбине. Дефект может быть вызван нехваткой кислорода в топливной системе. Следует проверить:
- все патрубки и их соединения на герметичность;
- электронный блок управления;
- воздушные фильтры;
- качество работы всей топливной системы;
- мотор.
Следует уделить особое внимание фильтрам, наиболее частой причиной нехватки воздуха в топливной системе оказывается именно загрязненный фильтрующий элемент.
Синий дым
Это говорит от том, что масло попадает в камеру сгорания. Причиной может быть утечка, которая кроется в неполадке турбонагнетателя либо мотора. В таком случае необходим осмотр и проверка всех соединений.
Белый дым
Основная причина такого дефекта – это забитый сливной маслопровод. Необходима его замена или ремонт.
Признаки выхода из строя турбокомпрессора
Как было сказано выше, голубовато-сизый выхлоп указывает на сгорание масла в цилиндрах двигателя, которое попало туда из турбокомпрессора либо мотора. Черный указывает на утечки воздуха, а белый – засор в маслопроводе. Появление свиста может сигнализировать об утечке воздуха на стыках компрессора с двигателем. Скрежет говорит о ненормальном трении деталей и элементов конструкции.
В случае периодического отключения или полного выхода из строя турбины, следует проверить все ее части и узлы. Основная масса всех поломок турбокомпрессора заключается в трех причинах. О них ниже.
Недостаточное давление масла
Может возникнуть вследствие течи либо при пережиме масляного шланга, или из-за неправильного их подключения к турбине. Ведет к быстрому изнашиванию колец, шейки вала, плохой смазке и резкому повышению температуры на радиальных подшипниках турбокомпрессора. Потребуется их замена на новые.
Загрязненное масло
Может возникнуть вследствие несвоевременной замена смазки либо масляных фильтров, при попадании воды либо горючего в масло, а также при использовании некачественных смазочных материалов. Ведет к преждевременному износу подшипников, забиванию каналов маслопровода, повреждению оси.
Вышедшие из строя элементы, требуется заменить на новые.
Посторонний предмет внутри турбокомпрессора
Может привести к повреждению или поломке лопастей компрессорного колеса, что ведет к снижению давления воздуха; лопастей колеса турбины; ротора. В этом случае со стороны компрессора потребуется замена фильтра и проверка впускного тракта на герметичность. На стороне турбины, необходима замена вала и проверка впускного коллектора.
Визуальный осмотр
В самом начале проведения диагностики проверяется уровень и качество моторного масла. Также очень важно, чтобы внутрь турбокомпрессора не попадали сторонние предметы.
Затем можно приступать к анализу выхлопного газа. Уменьшение мощности и общей динамики, а также черный выхлоп указывает на переобогащение топливной смеси. Это может быть вызвано недостаточным количеством подаваемого в цилиндры кислорода из-за неисправностей в системе впуска. Иногда мощность падает из-за утечек на выпуске.
Для проверки потребуется завести двигатель и послушать нет ли посторонних шумов при работе турбокомпрессора. Не должно быть свистящих или скрипящих звуков, шума прорывающегося воздуха в местах соединения и тому подобного.
Проверяются на герметичность патрубки по которым подается воздух в мотор. Наличие любых неплотностей или повреждений недопустимо.
Важно проверить состояние воздушного фильтра – загрязнения снижают его пропускную способность, что ведет к недостаточному количеству воздуха в цилиндрах.
Появление белого или сизого дыма может быть вызвано как неисправность самого компрессора, так и других узлов двигателя. На эту проблему может также указать и резко возросший расход масла.
При таких обстоятельствах следует еще раз перепроверить воздушный фильтр и ротор турбины.
Забитый фильтр не пропускает достаточного количества воздуха, а это ведет к перепаду давления между корпусом и картриджем с подшипниками, из него начинает течь масло и попадать в корпус компрессора.
Если и здесь все в порядке, тогда следует осмотреть сливной маслопровод на присутствие перегибов, повреждений и т.п.
Чем отличается проверка на бензиновом двигателе
На бензиновых автомобилях скорый выход из строя турбины можно определить по тем же признакам. Здесь выхлоп становится синего или белого цвета при разгоне машины. В случае появления утечек воздуха в нагнетающих каналах или при неисправности топливной системы, появляется черный дым.
Белый выхлоп с запахом горелого масла просигнализирует об утечки смазки в систему выхлопа. Может быть вызвано повышенным осевым люфтом, стопорные кольца не удерживают давления масла.
В случае попадания масла в выхлопную систему, на горячем колесе турбину будет образовываться нагар, это впоследствии приведет к дисбалансу агрегата с последующим разрушением корпуса подшипника.
Заключение
Несмотря на то, что поломка турбины не является критичной, а процесс выхода ее из строя довольно длительный, при обнаружении симптомов не стоит затягивать с ремонтом.
Несвоевременное принятие мер все же может вылиться в более дорогостоящий ремонт.
Примерно определить причину поломки можно и самостоятельно в гаражных условиях, однако для получения более детальной информации лучше обратиться к специалистам.
7 главных минусов и 2 плюса турбомоторов
Наддувные моторы постепенно вытесняют атмосферные. Однако некоторые производители сокращают интервал ТО для автомобилей с турбодвигателем. Почему? Давайте разбираться.
Материалы по теме
Атмосферный мотор засасывает воздух в цилиндры под действием разрежения, которое возникает, когда поршень движется к нижней мертвой точке. В большинстве случаев давление в цилиндре в конце хода впуска чуть ниже атмосферного. И вот с этим количеством воздуха и осуществляется рабочий цикл мотора.
Наддувный двигатель получает на входе в цилиндр воздух, сжатый компрессором до определенного давления, а потому его в цилиндр войдет больше, чем у мотора со свободным всасыванием.
Больше воздуха — больше кислорода, а значит, и топлива сгорит больше, и мощность при том же рабочем объеме поршневой части будет выше (или мотор компактнее при сохранении мощности).
Поскольку воздух в компрессоре подогревается, температуру перед подачей в цилиндр желательно снизить. Это делает специальный охладитель — интеркулер.
Компрессоры могут использоваться разных типов — и с приводом от коленвала, и волновые обменники давления, но наиболее распространен турбонаддув.
Последний способ использует энергию выхлопных газов для вращения центростремительной турбины, а сидящее на том же вале колесо центробежного компрессора обеспечивает сжатие воздуха перед подачей в цилиндры.
Наддувный двигатель потребляет сжатый в компрессоре и охлажденный в интеркулере воздух. И тот же мотор является источником газов с высокими температурой и давлением, которые вращают турбину.
Наддувный двигатель потребляет сжатый в компрессоре и охлажденный в интеркулере воздух. И тот же мотор является источником газов с высокими температурой и давлением, которые вращают турбину.
Как видим, конструкция наддувного мотора сложнее, чем атмосферника. Отсюда и первый недостаток турбомоторов…
1. Низкая надежность
Наддувные двигатели состоят из большего числа агрегатов, а надежность многокомпонентной системы всегда ниже, чем у более простой. Нагрузки на детали больше из-за большей литровой мощности. Да и конструкционные материалы в автомобильной промышленности используются преимущественно недорогие. Это же вам не аэрокосмическая отрасль…
К примеру, у турбокомпрессора есть система регулирования давления наддува, которая порой может заедать и отказывать. У редакционного Volkswagen Golf уже дважды при пробеге 80 000 и 100 000 км полностью теряла подвижность тяга привода клапана перепуска газов мимо турбины.
2. Недостаточный ресурс
Материалы по теме
Все мы вздыхаем по моторам-миллионникам конца прошлого века. Сейчас ресурс мотора в 400 000 км считается огромным достижением, а в прошлом он был нормой. Турбодвигатели современных автомобилей до таких пробегов не доживают.
Турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят больше 150 000 км, а начавшая «хандрить» турбина вскоре может погубить и поршневую часть.
Ведь турбокомпрессор может «выхлебать» весь запас моторного масла — в поддоне и поршневой части ничего не останется.
А еще многие производители с целью сэкономить «апгрейдят» атмосферные моторы до турбонаддувных, не особо заморачиваясь усилением некоторых деталей. Соответственно, высокие нагрузки на поршневую часть при небольшом усилении конструкции приводят к снижению ресурса.
3. Необходимость более частого и высококвалифицированного обслуживания
Многие производители для своих моделей с турбомоторами снизили периодичность ТО с 15 000 до 10 000 км. Так поступили, к примеру, Geely и Haval.
Наддувный мотор сложнее в обслуживании и особенно в диагностике. У него гораздо больше количество дополнительных соединений в системе турбонаддува.
Потерять герметичность могут: подвод и отвод воздуха, подвод и отвод отработанных газов, системы подачи масла под давлением и его слива, а также подачи охлаждающей жидкости.
Все это требует дополнительного внимания и опыта у сервисмена во время ТО.
4. Дорогой ремонт
Ремонт наддувного мотора всегда обходится дороже. Даже если турбокомпрессор в ремонтной фирме и не трогали, то прайс на восстановление двигателя все равно выше. Просто потому, что разбирать-собирать все перечисленные выше системы дольше и сложнее. А если предстоит замена турбокомпрессора, то готовьтесь выложить от 60 000 руб. Восстановление узла может потребовать половину этой суммы.
5. Обязательно применять хорошее топливо и смазки
Материалы по теме
Все современные моторы довольно требовательны к качеству топлива и моторного масла. Но если атмосферник на некачественных жидкостях «умрет» не сразу, то жизнь форсированного наддувного мотора будет измеряться минутами. Кроме того, расход даже самого дорогого масла у наддувного мотора будет выше, чем у большинства атмосферников.
Отдельного разговора требует расход топлива. Любой маркетолог, желающий продать вам машину с турбомотором, будет уверять, что она экономичнее, чем автомобиль с атмосферным двигателем. В теории так и есть. Но ведь турбомашина — это «великий провокатор».
Некоторые автомобилисты сознательно выбирают турбодвигатель, чтобы ездить напористо и агрессивно. В этом случае расход будет не меньше, а даже больше, примерно на 30%, чем у спокойного водителя.
Для неторопливого водителя мощность турбомашины может показаться избыточной, а повышенные затраты на содержание, (частые ТО, дорогие бензин и масло) — неоправданными.
6. Необходимость дополнительного охлаждения
Недаром многие сигнализации имеют опцию «турботаймер». Это устройство позволяет не глушить разогретый турбомотор сразу после остановки машины, а дает двигателю поработать на холостом ходу для охлаждения — прежде всего турбины.
Похожий алгоритм у некоторых мощных автомобилей штатно заложен в блок управления двигателем. Без этого в остановившейся, но раскаленной докрасна турбине масло закоксуется, нарушив герметичность уплотнений.
В итоге значительно вырастет расход масла на угар.
7. Проблемы с ликвидностью
Обо всех вышеперечисленных неприятностях осведомлены, в той или иной степени, многие автолюбители. Именно поэтому большинство предпочтет на вторичном рынке машину с атмосферным двигателем. А заезженные «турбозажигалки» приобретать будут, в основном, молодые поклонники всех серий «Форсажа».
Впрочем, есть у турбомоторов и неоспоримые плюсы.
1. Отличная характеристика крутящего момента
Материалы по теме
Разгон автомобиля — хоть с механической коробкой передач, хоть с автоматом — очень зависит от того, насколько быстро мотор из режима холостого хода сможет достигнуть оборотов максимальной мощности. А мощность, как известно, пропорциональна произведению оборотов коленвала на крутящий момент. Именно поэтому нужно, чтобы мотор на как можно более низких оборотах выдавал большой крутящий момент.
Наддувный мотор проектируют так, что турбокомпрессор обеспечивает довольно высокое давление наддува очень «рано», при небольших оборотах коленвала. В результате мы получаем большой крутящий момент на небольших оборотах.
Далее момент увеличивать нельзя во избежание чрезмерных нагрузок на детали мотора. Начинает работать перепускной клапан, направляя часть выхлопных газов в обход турбины. Так производительность турбокомпрессора ограничивается, а на кривой крутящего момента появляется горизонтальная полка.
Вот за такую характеристику турбомоторов их и любят, особенно активные водители.
Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.
Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.
2. Низкий расход топлива
У атмосферного двигателя значительная часть энергии сгоревших газов теряется вместе с горячими выхлопными газами. Наддувный двигатель использует температуру и давление выпускных газов, срабатывая их в турбине. Меньше энергии пропадает зря, значит, больше используется для движения автомобиля. Но, повторюсь, при условии спокойной манеры вождения.
***
Турбодвигатели совершенствуются и захватывают все новые модельные ряды автомобилей самых разных производителей на всех континентах. Вначале они оккупировали дороги старушки Европы. Япония давно и массово загружает ими внутренний рынок.
США и Корея немного более сдержанны в распространении турбированных двигателей. Зато Китай в последнее время массово пересаживается на турбонаддув. Так что за наддувными двигателями будущее. Если, конечно, их не вытеснят электрокары.
- Самые надежные двигатели (из тех, что еще продаются) мы собрали тут.
фирмы-производители
Что такое турбонаддув и зачем он нужен
Все мы знаем, как «валят» турбированные машины. Но четкого представления, что такое турбина и как она работает, не имеют многие даже бывалые водители. В данной заметке предлагаю разобрать этот вопрос досконально и простым языком. Сначала, как обычно, немного теории. Итак.
Чтобы быстрее ехать, двигателю нужно больше топлива. Однако, «не бензином единым»! 😉 Для эффективной работы любого ДВС, состав смеси в любой момент времени должен быть примерно одинаковым по соотношению воздух/топливо.
Конечно, это соотношение для разных моторов и на разных режимах несколько варьируется, но считается, что для среднестатистического двигателя эта цифра составляет 14.7/1. То есть, именно при смешивании 14.
7 частей воздуха и 1 части бензина, сгорание будет наиболее полным и, соответственно, эффективным. Такая условно-идеальная смесь называется стехиометрической.
Итак, мы неспешно едем, поршни засасывают в цилиндры необходимое количество воздуха (оно дозируется дроссельной заслонкой), а форсунки впрыскивают долю бензина — соответствующую данному количеству воздуха. Но вот, нам необходимо резко ускориться — мы давим педаль газа в пол.
Поршни начинают двигаться всё быстрее, воздуха в каждый такт впуска поступает всё больше, а форсунки льют бензин всё обильнее, чтобы поддерживать идеальное соотношение смеси. И тут — засада… 🙂 После достижения определенных оборотов, воздух уже просто не успевает наполнять цилиндры необходимым объемом до того, как закроются впускные клапаны. Это первый вариант.
Или, второй сценарий: воздух-то «зайти» успел, но на эффективность это уже не сильно влияет: для продолжения роста мощности при данном объеме цилиндра, воздуха нужно больше, чем физически может «засосать» из атмосферы поршень на такте впуска. СпрОсите, почему нельзя просто залить больше топлива? Можно.
Вот только смесь уже будет не стехиометрической (помните?) — а значит, сгорание будет не полным. Расход топлива будет расти, а эффективность — нет.
Турбокомпрессор в разрезе. Отработанные газы, проходя через «горячую» часть (красным) раскручивают вал, на котором также сидит и крыльчатка «холодной» части (синим). Она забирает воздух с улицы, сжимает его и он, уже под давлением, поступает в двигатель.Турбокомпрессор в разрезе. Отработанные газы, проходя через «горячую» часть (красным) раскручивают вал, на котором также сидит и крыльчатка «холодной» части (синим). Она забирает воздух с улицы, сжимает его и он, уже под давлением, поступает в двигатель.
Что же делать?
Можно пойти по старому-доброму проторенному пути: увеличить рабочий объем двигателя. Воздуха будет поступать больше, а значит — и топлива можно будет сжечь тоже больше. Вырастет мощность. И всё бы хорошо, да вот только минусов у такого решения тоже хватает.
Во-первых, это масса двигателя (теряем в экономичности). Во-вторых, это его возросшие габариты и инертность всех движущихся частей (труднее скомпоновать под капотом и тяжелее раскручивать).
Ну и куча других факторов: экологичность, объем заправочных жидкостей, удобство обслуживания, и т.п.
А можно просто загнать больше воздуха в цилиндр не меняя его объем. Как? А очень просто — «вдуть» принудительно. 🙂 Вот для этого-то и придумали такую штуку как агрегатный наддув.
Иными словами, компрессор (это общее название расхожего понятия «турбина», ибо есть различные варианты её исполнения) — это устройство, которое нагнетает воздух в цилиндры принудительно, создавая увеличенное по сравнению с атмосферным, давление.
Кстати, наверняка слышали про «атмосферники»: да-да, это обычные двигатели без наддува, у которых давление поступившего в цилиндры воздуха примерно равняется атмосферному.
Общая схема турбонаддува. Газы раскручивают вал турбины, турбина подает воздух под давлением в радиатор охлаждения (интеркулер), после чего он, уже охлажденный, поступает через дроссельную заслонку во впускной коллектор и далее в цилиндры.Общая схема турбонаддува. Газы раскручивают вал турбины, турбина подает воздух под давлением в радиатор охлаждения (интеркулер), после чего он, уже охлажденный, поступает через дроссельную заслонку во впускной коллектор и далее в цилиндры.
Что на выходе?
Как вы уже догадались, применение компрессора позволяет повысить мощность двигателя не увеличивая его рабочий объем. То есть снова возвращаемся к началу нашего повествования.
Загнали больше воздуха в цилиндр — получили возможность «влить» в него больше топлива, не отклоняясь от примерного соотношения 14.7 / 1.
Получили более мощный заряд смеси и, как следствие, более мощный её «взрыв» на такте рабочего хода. Мощность увеличилась. Profit!
Как и в любом техпроцессе, здесь есть вагон и маленькая тележка нюансов и вариантов технической реализации данной схемы. Например, компрессор может работать от выхлопных газов (турбокомпрессор), а может приводиться ремнем (механический компрессор).
В качестве механизма сжатия воздуха может выступать крыльчатка (центробежный компрессор), а может червячная пара («шнеки Лисхольма»). Может иметь регулируемые лопатки для изменения давления в разных режимах, а может не иметь. И так далее.
Описание всех этих тонкостей займёт не одну страницу и не имеет смысла в рамках данного опуса.
Механический компрессор (винтовой нагнетатель) системы Лисхольма. Приводится ремнёмМеханический компрессор (винтовой нагнетатель) системы Лисхольма. Приводится ремнём
Минусы двигателей с наддувом:
- Как обычно, стоимость. Лишние детали, лишняя электроника, общее усложнение конструкции ДВС.
- Относительная прихотливость турбины (на сегодняшний день, это наиболее распространенный вид компрессора). Но только относительная, а не те страшные сказки, которые вам нарисуют на форумах. Просто нужно почаще менять масло и лить не абы что, а предусмотренный производителем продукт, не подделанный в подвале.
- Ресурс. Да, он несколько снижен по сравнению с атмосферными моторами, это факт. Компрессорные моторы в процессе эксплуатации, как ни крути, подвергаются бОльшим нагрузкам, нежели их атмосферные собратья.
А теперь, плюсы:
- КПД. Основной аргумент. Увеличение мощности по сравнению с безнаддувным мотором такого же объема может достигать 20-50%, и даже больше. Но всегда нужно помнить, что чудес не бывает, и чем выше мощность наддУвного мотора — тем ниже его ресурс.
- Расход топлива. Здесь, правда, до сих пор не утихают священные войны среди «адептов» двух школ, но современная регулируемая турбина позволяет уверенно ехать на средних оборотах там, где атмосферник вынужден будет крутиться в зоне высоких. А учитывая, что современные турбодвигатели уже сплошь и рядом оснащены непосредственным впрыском — более высокая экономичность становится очевидна даже непросвещенному в технических деталях водителю.
- Экологичность. Поддержание максимально-стехиометрического состава смеси даже на высоких оборотах, позволяет ей наиболее полно и без лишней «сажи» сгорать в цилиндрах, обеспечивая более чистый выхлоп.
Резюмируя:
На данный момент, турбонаддув стал обыденностью даже на относительно недорогих автомобилях, и продолжает своё внедрение всё ниже по классовой лестнице машин. И несмотря на сниженный ресурс (кого это нынче волнует), более высокую стоимость и сложность, плюсов у данного типа двигателей всё же больше. Так что, друзья: всем бУста и качественного масла! 😉
Надеюсь, кому-то было полезно!
P.S.: Друзья, буду очень рад лайкам и подписке! Вам не сложно, а мне поможет развивать это дело для вас.
Загрузка...
