Характеристики бензинового двигателя с турбонаддувом
Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы.
🔧 Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы
Турбонаддув является наиболее эффективной системой повышения мощности двигателя. Помимо повышения мощности турбонаддув обеспечивает экономию топлива и снижение токсичности отработавших газов. В данной статье мы рассмотрим бензиновый и дизельный двигатель с турбонаддувом, а также принцип работы и всего его плюсы и минусы.
🔎 Что такое турбонаддув?
Турбонаддув — вид наддува, при котором воздух в цилиндры двигателя подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов.
Турбонаддув применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Вместе с тем, наиболее эффективен турбонаддув на дизелях вследствие высокой степени сжатия двигателя и относительно невысокой частоты вращения коленчатого вала. Сдерживающими факторами применения турбонаддува на бензиновых двигателях являются возможность наступления детонации, которая связана с резким увеличением частоты вращения двигателя, а также высокая температура отработавших газов и соответствующий нагрев турбонагнетателя.
❗ Отличительной особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов.
Турбокомпрессор — является основным конструктивным элементом турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе.
Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения сжатого воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер представляет собой радиатор воздушного или жидкостного типа.
Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан. Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя их часть в обход турбинного колеса, тем самым обеспечивает оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.
Также может устанавливаться предохранительный клапан. Он защищает системы 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.
🔎 Принцип работы двигателя с турбонаддувом
Работа системы турбонаддува основана на использовании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Нагретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры двигателя.
Несмотря на то, что турбонаддув не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.
В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых с одной стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа — турбояма, с другой — резкое увеличение давления наддува после преодоления турбоямы — турбоподхват.
Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.
При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре турбокомпрессора — quad-turbo.
Комбинированный наддув объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы является двойной наддув моторов TSI от Volkswagen.
🔎 Минусы двигателя с турбонаддувом
О плюсах мы поговорили в начале статьи, теперь расскажем про минусы двигателя с турбонаддувом. Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр.
Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя.
❗ Наличие технически сложного турбонаддува двигателя делает мотор автомобиля более сложным, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.
Эксплуатация турбированного двигателя
Знаете ли Вы, многоуважаемый посетитель, что зачастую обладатели машин с турбинными моторами неправильно их используют? Бензиновый турбомотор — это не шутки, и знание всех нюансов довольно значимо и служит повышению ресурсоемкости.
Допустим, советуют внимательно и с особым рвением относиться к системе впуска и смазки, так как в ряде случаев именно эти системы оказывают большое влияние на долгосрочное функционирование двигателя. Грамотная эксплуатация турбомотора и всех его агрегатов подразумевает, что требуется постоянно контролировать качество используемой смазки и ее уровень, знающе заводить и останавливать двигатель, соблюдать остальные требования.
Уровень масла
Рекомендаций по обслуживанию турбомоторов большое количество. Первая касается уровня смазки. Нужно непрерывно следить за ним, так как турбомотору масляное «голодание» грозит тяжелыми последствиями. Масло в турбинном двигателе играет огромную роль, оно обеспечивает эффективную работу подшипников и других важнейших агрегатов.
Любому понятно, что при падении уровня смазки и ее нехватке, подшипники требуемого количества ее не имеют, а значит, происходит быстрый износ, что приводит к поломке. Особенно тщательно следует контролировать наличие желательного уровня масла турбомотора, а при выяснении отклонения от нормы, это нужно исправить. Следует установить причины прожорливости и безотлагательно их устранить, так как возможна поломка маслонасоса или другого существенного элемента.
Не газуй при старте
Еще одна рекомендация — не преувеличивать с нажатием на акселератор в момент запуска. Усердно «газовать» недопустимо, потому что турбомотору для достижения рабочего давления хватает небольшого мгновения. При режиме работы впустую, даже меньше минуты турбина может прийти в негодное состояние.
Но этот момент не касается обладателей машин с турбодвигателями, оснащенными штатной системы старта/остановки мотора Start&Stop, показавшей себя только с лучшей стороны.
Требования к применяемым маслам
Немаловажный факт: если в атмосферный мотор масло следует заливать рекомендованное изготовителем, то в случае с турбинным этот момент имеет еще большее значение. Экономия на масле недопустима и, можно сказать, преступна. Известно, что эксплуатация мотора с низкокачественным и загрязненным маслом приводит к его выходу из строя и дорогому ремонту. Требования к маслу, обозначенные производителем, необходимо беспрекословно соблюдать.
А ещё нужно знать, что масла, обозначенные разработчиками для турбомоторов, не идентичны по своим параметрам и характеристикам смазкам, применяемых в атмосферных двигателях. Возникает логичный вопрос, с чем это связано? Все это связано с влиянием повышенных температур и нагрузок при эксплуатации турбоагрегата. В типичном атмосферном двигателе такие критичные воздействия на смазку отсутствуют.
Так же следует знать, что смешивание масел, различных по своей вязкости и типам, а так же от разных производителей, не допускается. Даже бренду производителя смазки рекомендуют не изменять, а постоянно пользоваться одним и тем же. Это ведет к значимой износостойкости и долговечности, надежности турбинного мотора. Используйте только лучшие масла и смазки в турбомоторе!
Если турбомотор бывал в сервисе
Зачастую встречаются владельцы турбодвигательных автомобилей, побывавших в автосервисе. В таком моторе настоятельно рекомендуется проверить уровень, загрязненность и качество масла. Так же следует проверить коленвал на остановленном двигателе. Необходимо удостовериться в наличии нормального давления масла в системе и его циркуляции. И только после этого можно заводить автомобиль и убедиться в должном функционировании при холостых оборотах в стояночном положении в течении 10-15 минут.
Турбодизель
В случае, когда вы являетесь обладателем машины с турбодизельным мотором, следует крайне критично относиться к качеству горючего. При использовании горючего сомнительного качества, существует возможность загрязнения топливной системы, а, следовательно, и утрата былой мощи мотора. При использовании низкокачественного топлива турбоагрегат будет введен в режим восполнения оборотов и снизит свою износостойкость.
Какие рекомендации при этом важны? Безусловно, заправку производить только на проверенных станциях. При возникновении сомнений в качестве горючего его советуют отфильтровать. В принципе, автомашина любит трепетного отношения к себе. А машину с турбомотором данный принцип затрагивает в первую очередь. При правильном уходе, «кормлении» только качественными горюче-смазочными материалами, автомобиль не раз вас порадует, существенно увеличится его мощность и долговечность.
Заводим и останавливаем турбодвигатель
Необходимо помнить, каким образом заводить турбодвигатель при отрицательной температуре. Перед запуском многие специалисты советуют провернуть турбомотор от трех до пяти раз. И уже после проведения процедуры «предзапуска» окончательно запустить и «погонять» мотор на холостых оборотах, не трогаясь с места.
Данная операция делается для начала циркуляции масла и заполнения системы, во избежание образования перегрузок. Существуют определенные нюансы, относящиеся к остановке турбомотора. Перед остановкой нужно позволить двигателю чуть-чуть охладиться. Между прочим, это относится и к атмосферным моторам.
Давно известен факт, что эксплуатация при повышенных оборотах приводит к работе систем внутри мотора в условиях повышенных температур. Нельзя допускать мгновенного останова, ведь это приводит к резкому температурному скачку, который негативно сказывается на долголетии турбомотора. Долговечность и надежность турбоагрегата значительно уменьшается.
Турбомотор обладает большей мощностью, но это приводит и к высоким нагрузкам. Из этого следует пониженный ресурс эксплуатации такого мотора. При хорошем уходе и правильной эксплуатации турбоагрегата, он без хлопот перепрыгнет отметку в 150000 км.
Профессиональный стиль вождения
Правильный стиль вождения — немаловажный фактор для турбомотора. Нужно помнить, что турбина — это конструктив, работающий и эксплуатируемый в режиме высоких нагрузок. А это значит, что использовать его длительное время в режиме пониженных оборотов мотора не допустимо. Специалисты советуют даже давать работать турбомотору хотя бы раз в полторы — две недели в режиме максимально допустимых оборотов.
Таким способом инициализируют процесс прочистки системы надува компрессора, а так же существенно продлевают время обслуживания без поломок. Немаловажно и не допускать продолжительного вождения при высоких оборотах, потому что такой стиль вождения может «перекрутить» турбоагрегат. Эксплуатация и вождение на турбомоторе со средними оборотами — подходящая тактика.
Не допускается продолжительная эксплуатация двигателя на холостом ходу. В связи с чем? Наверное, для Вас будет открытием то, что если турбомотор проработает в режиме холостого хода более 30 минут, то это приводит к его поломке? Объясняют это тем, что при таком режиме работы турбодвигателя есть большая вероятность засорения и загрязнения турбоагрегата. Маслоотводящая трубка засоряется или возможно поступление масла в цилиндры мотора, что ведет к поломке различных составляющих цилиндров и поршневой.
Минусы турбомоторов
Какие бы хвалебные слова вы не услышали о моторах с турбинами, они имеют свои недочеты. Недочеты турбомоторов не просто малозначительные мелочи и недоделки, доставшиеся после их выпуска с конвейера, а объективные составляющие. К примеру, одним из них является большое потребление горючего.
Но, хотя недочет этот и значительный, всё же он имеет и позитивные моменты. Например, чем больше данный мотор «скушает» горючки, тем он будет мощнее. К примеру, турбодвигатель в 1400 кубиков может развить параметры с показателями (поразительно!) в 1,7 раз больше, чем аналогичный по объему атмосферник.
Особая специфика турбомотора предполагает тщательное наблюдение за качественными показателями масла. Недостатком тут считается необходимость обслуживания масла как в самом моторе, так и в турбине. И суть этого минуса даже не в расходе масла, который не так существенен, а в непрерывном наблюдении за качеством смазки и минимальные периоды между сменой масла.
Очередным минусом будет повышенная чувствительность к качеству заправляемого горючего. Как бензин, так и дизельное топливо (а оно ещё больше) применимы только высочайшего качества. Если по незнанию «подпитать» атмсферный мотор бензином с октановым числом хуже 95, то трагедии не будет. Это и не советуют практиковать часто, но двигатель стерпит и простит.
А вот с турбомотором не всё так хорошо. Такие бездумные действия мгновенно создадут проблему, которая выразится в значительных и больших затратах на восстановление системы. Именно немалостоящее восстановление обуславливает следующий недочет турбомоторов. В России стоимость восстановления достигает 75000 рублей, а это, бесспорно, значительная сумма.
Но, не смотря ни на что, работа турбомотора на порядок лучше работы обычного, потому что показатели эффективности и мощности намного выше. Владельцев машин с таким двигателем можно только поздравить. Следите за двигателем своего автомобиля, и он отблагодарит Вас высокой эффективностью и стабильным режимом работы в любых условиях.
Boosterjet или зачем двигателю турбина?
Если помните, в прошлый раз мы говорили о работе вариатора — его особенностях, преимуществах и недостатках. А сейчас разберёмся в причинах бешеной популярности малообъёмных турбированных моторов, которые буквально заполонили рынок. Кто-то в восторге от их динамики и экономичности, а кто-то опасается, что как и всё яркое, живут они недолго. Как обстоят дела на самом деле, нам расскажут их создатели — инженеры. Сегодня мы говорим с Вадимом Назаровым, тренером по продукту компании «Сузуки Мотор Рус».
Почему турбодвигатели так популярны? Они экономичнее, дешевле в производстве, современнее? В чём их преимущества?
Действительно, в последнее время турбированные моторы уверенно вытесняют атмосферные. Ярким примером служит автомобильный рынок Европы, где турбомоторы не только прочно вошли в обиход, почти полностью заменив атмосферные, но и получили дальнейшее развитие в виде так называемых мягких гибридов, когда вместе с турбодвигателем устанавливают электромотор небольшой мощности, на котором автомобиль начинает движение. Так что секрет популярности в характеристиках и возможностях турбонаддува. Если конкретно, то прежде всего это:
Мощность. При одинаковых рабочих объёмах, турбированный двигатель оказывается более производительным. Например, наш 1.6 л атмосферный развивает мощность 117 л.с., а 1.4-литровый Boosterjet, при меньшем объёме — 140.
Экономичность. Обладая более высокой мощностью, турбомотор потребляет меньше топлива, что особенно заметно при равномерном движении в городском трафике и пробках. Ведь в пробке турбина почти не работает и расход сопоставим с расходом атмосферного двигателя аналогичного объёма. Средний показатель Boosterjet, может опускаться до 5 литров на 100 километров.
Экологичность. Очевидное следствие невысокого расхода топлива. Меньше расход — меньше выбросов в атмосферу.
Габариты. На автомобилях компактного и среднего классов, как правило, устанавливают турбомоторы небольшого объёма. Они занимают меньше места под капотом и меньше весят, что приводит к снижению массы и размеров всей конструкции.
Тяговые свойства. Есть такое понятие «полка момента» — это диапазон оборотов, на которых двигатель обладает максимальной тягой, то есть крутящим моментом (у Suzuki этот показатель 220 Нм). Так вот у турбомоторов она значительно длиннее, то есть начинается чуть ли не с холостых и заканчивается «зоной максимальных оборотов». Конечно, речь прежде всего идёт о бензине, на дизеле это не столь очевидно. То есть тяговые свойства у турбированных автомобилей лучше, чем у атмосферных, а значит они более эффективны.
С мощностью и эффективностью ясно, но как это влияет на ресурс? Многие уверены, что он снижается?
Я бы так не сказал. При правильном обращении с турбированными двигателями их ресурс вполне сопоставим с атмосферными. Разве что более технологичным агрегатам необходим чуть более тщательный уход. Например, за четыре года эксплуатации Boosterjet на российском рынке, мы не получили ни одной претензии.
А расход топлива у них выше или ниже?
Как я уже сказал, расход топлива турбодвигателя значительно ниже, особенно если сопоставить такие показатели как объём, мощность и крутящий момент. При равных мощностных характеристиках, турбодвигатель будет априори расходовать меньше, в силу меньшего рабочего объёма. Однако, не стоит забывать про стиль вождения — у всех он разный и встречаются случаи, когда при довольно агрессивной езде турбодвигатель может расходовать больше топлива. Тем более, что его динамика провоцирует ехать быстрее. Попробуйте, например, нашу Vitara с Boosterjet — это же палубный истребитель.
Как часто нужно менять масло? Нагрузки-то довольно высокие.
При эксплуатации любого автомобиля достаточно придерживаться рекомендаций производителя. Как правило, межсервисный интервал составляет около 10 тыс. километров. Однако, хочу заметить, что это не полноценное ТО, а лишь замена масла и фильтра. Таким образом, получается одна промежуточная замена масла между основным техобслуживанием. И я бы не рекомендовал увеличивать этот интервал.
А как он чувствует себя зимой? Есть какие-нибудь особенности?
Эксплуатация турбированного двигателя зимой ничем не отличается от обычного атмосферного.
Ну хорошо, а как турбодвигатель ведёт себя на офф-роуде? И сокращает ли бездорожье его жизнь?
Интересный вопрос. Безусловно, тяжёлое бездорожье и постоянные вылазки «месить грязь», сказываются на любом моторе — неважно, турбированном или атмосферном. Но поскольку у современных двигателей с турбиной тяга начинается практически с холостого хода, на бездорожье он ведёт себя более предсказуемо, позволяя добиться большего контроля над автомобилем в целом. Если владелец практикует регулярные выезды на бездорожье, то могу посоветовать чаще проверять уровень масла и перейти на более короткий период между его заменами.
Тренер по продукту компании «Сузуки Мотор Рус» Вадим Назаров
Что нужно учитывать обычному пользователю, чтобы избежать проблем и продлить жизнь турбодвигателя? Есть какие-то секреты, советы, рекомендации?
Глобальных отличий нет, однако стоит учитывать некоторые особенности их повседневной эксплуатации. Хотя бы раз в месяц проверяйте уровень масла и при необходимости доливайте его. Да, такое явление как долив, всё ещё существует. Большинство производителей в «руководствах по эксплуатации» на всякий случай указывают допуск по расходу до 1 л на 1 000 км пробега. Причём, это касается и атмосферных, и турбированных двигателей. В идеале, проверку лучше осуществлять не реже одного раза в неделю (много времени это не занимает) или при заправке бака топливом.
Установите сигнализацию с турботаймером, позволяющим двигателю поработать немного на холостых, после выключения зажигания. Это не касается автомобилей с дополнительным охлаждением турбокомпрессора, но в бюджетном ценовом сегменте они встречается редко. Турботаймер продлевает жизнь турбины, поддерживая работу на холостых в течение примерно минуты и отводя избыток тепловой энергии после завершения поездки (если владелец торопится и не может ждать). Можно привести прямую цитату из «руководства», которое лежит в наших машинах: «Прежде чем остановить двигатель после движения в гору или движения на высокой скорости, дайте ему поработать на холостых оборотах не менее минуты, для охлаждения турбонагнетателя и масла в двигателе. Это необходимо для предотвращения быстрого старения моторного масла. Ухудшение качества моторного масла может привести к повреждению подшипников турбонагнетателя. »
Используйте качественный высокооктановый бензин — от 95-го и выше. Хотя эта рекомендация распространяется на все виды двигателей.
Без прогрева до рабочей температуры не раскручивайте его до максимальных оборотов. Это правило, опять же, позволит продлить жизнь любому агрегату.
Ну а в целом, не стоит бояться турбированных двигателей. Страшные истории об их ресурсе распространяют, как правило, совершенно некомпетентные люди. Сегодня можно с уверенностью говорить, что двигатели проверенных автопроизводителей, могут долго служить верой и правдой своему хозяину, обеспечивая непревзойдённую динамику, минимальный расход топлива и уверенность в любых, даже самых экстремальных, условиях.
Как работает турбированый двигатель
Сегодня автолюбители часто спорят о том, какой двигатель предпочтительней, атмосферный или турбированный. Согласно статистическим данным, полученным в результате анализа отечественного вторичного авторынка, наши соотечественники ощутимо чаще приобретают машины с «атмосферником», хотя турбомотор демонстрирует лучшие показатели мощности и расхода топлива при сопоставимой цене.
Все вышесказанное актуально для транспортных средств бюджетного и среднего ценового сегмента. Что до авто класса «Премиум», то тут явной тенденции не прослеживается. Так, желающие приобрести элитный автотранспорт для личного использования достаточно часто выбирают даже модели с битурбодвигателями.
Бензиновые турбомоторы
Бензиновый турбомотор – это двигатель внутреннего сгорания с искусственно повышенной за счет турбины степенью сжатия в камерах. Повышение данного показателя дает увеличение мощности и других технических характеристик. Еще с момента создания первого двигателя внутреннего сгорания инженеры пытались прибавить мощность без существенного изменения рабочего объема ДВС.
На первый взгляд это решение было практически на поверхности – нужно было помочь мотору более эффективно «дышать». Это бы позволило получить лучшие характеристики сгорания топливной смеси. Обеспечить это можно за счет дополнительной подачи воздуха. Значит, необходимо подавать его в цилиндры принудительно, под давлением. Благодаря дополнительному объему воздуха топливо будет полностью сгорать, что и поможет увеличить мощность. Но внедрялись данные технологии очень медленно. В самом начале турбокомпрессорное оборудование использовалось только для больших моторов кораблей и авиации.
Начало популярности
Популярными ДВС с турбокомпрессором стали в 70-х годах. Тогда их стали массово устанавливать на спортивные авто. Но в гражданских автомобилях двигатель турбо не стал популярным из-за высокого расхода топлива. Этим недостатком отличались все турбированные бензиновые двигатели той эпохи. А ведь расход топлива был очень важен в тот период. Это время пришлось на нефтяной кризис в 70-х годах.
Причины опасений
Сразу же отметим тот факт, что в странах Евросоюза водители не боятся эксплуатации турбированных двигателей. Вполне вероятно, что столь лояльное отношение вызвано плавным и постепенным введением на рынок таких транспортных средств. В Советском Союзе ДВС с турбиной никогда не было. Для большинства наших граждан это достаточно новая и незнакомая технология, которая вызывает определенное недоверие.
С появлением на отечественном рынке иномарок с рассматриваемыми силовыми установками возникли определенные трудности и проблемы с ремонтом турбированных двигателей. Существующие сервисные центры часто отказывались ремонтировать подобные агрегаты, а специализированные СТО появились далеко не сразу. К тому же, такой ремонт стоил дорого, а гарантировать качество могли не все.
В 2009-м году в ЕС был принят экостандарт Евро‑5, под который ДВС с наддувом подходят практически идеально, являясь наиболее эффективным и предельно простым решением практически для каждого автопроизводителя. К тому же, стандарт Евро‑6 для классических «атмосферников» становится практически недостижимым, что может стать причиной отказа от подобных двигателей в перспективе.
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.
Принцип действия
Патрубок турбины соединен с выпускным коллектором. А компрессорный – с впускным. Как уже было замечено, турбокомпрессор приводится в действие за счет энергии отработанных газов. Они при попадании в турбину вращают ротор, отдавая тем самым энергию. Далее через приемную трубу газы попадают в выхлопную систему.
Колесо компрессора и «улитки» установлены на одном и том же валу. За счет вращения турбины компрессорное колесо всасывает воздух из воздушного фильтра и нагнетает его в камеры сгорания. В зависимости от уровня наддува устройство может повысить силу давления от 30% до 80%. При помощи этого двигатель с одним и тем же объемом может принимать смесь в больших количествах. Именно за счет этого мощность агрегата повышается от 20% до 50%. Выхлопные газы и их энергия в значительной мере повышают КПД мотора.
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.
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.
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.
Двигатели TSI
Эти агрегаты устанавливаются на современные модели автомобилей от «Фольксваген», «Ауди» и «Шкода». Все они относятся к одному концерну. Производители утверждают, что это моторы нового поколения, в которых удачно сочетаются мощность и экономичность. В случае с обыкновенным классическим ДВС при малом объеме, особой мощности от него ждать не приходится. Если вес автомобиля равен одной тонне, а двигатель маломощный, это приведет к высокому расходу топлива из-за малой динамики и работы на высоких оборотах.
Двигатель с большим объемом имеет высокий расход за счет увеличенной камеры сгорания. Турбо-двигатели («Шкода Октавия», «Фольксваген» и «Ауди») – это настоящее чудо инженерной мысли. В данных силовых агрегатах сочетается скромный расход топлива и достаточная мощность при сравнительно небольшом объеме.
Турбированный и компрессорный
TSI – это одновременно и турбированный, и компрессорный агрегат. Специалисты группы VAG применили такую конструкцию, чтобы решить стандартную проблему мотора. Это провалы на небольших оборотах двигателя. Если рассматривать классические турбодвигатели, то «улитка» функционирует за счет отработанных газов. Сила давления при работе на небольших оборотах не дает возможности нагнетателю создавать нужное усилие и подавать в камеры сгорания достаточное количество воздуха.
На двигатель 1,8 турбо («Фольксваген») устанавливается компрессор. Он не дает падать мощности. Максимальный крутящий момент в обыкновенном атмосферном двигателе находится на уровне около 5000 об./мин. В случае с моторами TSI максимум крутящего момента пребывает в диапазоне от 1500 об./мин до 4500 об./мин. Это рабочий интервал, который используют большинство водителей. В моторах TSI за счет применения двух турбин создается давление до 2,5 Бар.
Турбированный двигатель 1,8 от «Фольксваген»
Этот агрегат присутствует на рынке порядка 20 лет. Данная модель ДВС очень популярна и дала старт спросу на моторы с турбонаддувом. Таким двигателем оснащались многие модели автомобилей от группы VAG. Дебют этой силовой установки состоялся в 1995 году.
Впервые двигатель («Фольксваген Пассат» б5) 1.8 турбо был установлен на Ауди «А4» (да, на них используют одинаковые моторы). Что касается характеристик, то существует несколько моделей мощностью в 150 и 210 лошадиных сил. В 2002 году создали мотор мощностью 190 «лошадей». Турбированный двигатель от «Фольксвагена» стал началом совершенно новой философии относительно бензиновых ДВС. Он дал хорошую производительность при сравнительно небольшом объеме за счет турбины. Преимуществом данного агрегата является умеренный аппетит.
Модель «А4» от «Ауди» потребляет до 8 литров на 100 километров по трассе. В городских условиях расход топлива составляет не более 10 литров. За счет наличия 20 клапанов в ГБЦ и турбонагнетателя, инженеры «Фольксвагена» смогли получить более высокие показатели крутящего момента до того, как обороты достигнут отметки в 2 тысячи.
Так, в этом моторе объединена отличная эластичность, которая свойственна турбодизельным установкам, но при этом культура работы – бензиновая. Данный агрегат может быть также легко переоборудован на газ. Силовая установка является одной из лучших во всей линейке. Производительностью, умеренным расходом топлива и высокой надежностью может похвалиться двигатель. «Пассат» (1.8 турбо) не имеет никаких конструктивных недостатков агрегата. Даже сейчас, в эпоху современных TSI, равных этому мотору практически нет.
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»!
