Турбированные моторы и все что вы хотели про них знать. Что значит турбированный двигатель.

Развитие автомобильных двигателей привело к многочисленным изменениям в их конструкции. Огромные многолитровые двигатели мощностью в сотню лошадиных сил когда-то уступили место двухлитровым агрегатам мощностью 150-180 лошадиных сил каждый. Затем появились турбокомпрессоры — простой способ «нагнетать» в двигатель больше воздуха и получать более высокую производительность.

Турбированные моторы и все что вы хотели про них знать

Думаю, вам известны термины: «турбо», «турбо», «турбонаддув», «турбокомпрессор» и т.д. Но не все знают точное значение этих слов, и почему двигатель с турбокомпрессором называется турбокомпрессором, не всегда верно. В конце концов, у него может не быть турбины. Мы обсудим эту разницу позже, когда разберемся в самой концепции и в том, как работает турбодвигатель.

Мы ответим на все вопросы, которые могут возникнуть у неопытных водителей. Я уверен, что после прочтения этого материала вы станете самым «посвященным» в тему турбокомпрессоров. Вы сможете объяснить своим друзьям в мастерской, в чем разница между двигателем с турбонаддувом и двигателем с естественным всасыванием, в чем их преимущества и недостатки. Возникает вопрос, какое масло следует заливать в такие агрегаты.

Давайте начнем с определения того, что это такое. Давайте пойдем дальше и повысим уровень ваших знаний.

Что такое турбированный двигатель и что это значит

Вы уже знаете, что существуют обычные атмосферные двигатели и двигатели MPI с распределенным впрыском топлива. Те же атмосферные двигатели, но конструкторы взяли на вооружение идею с дополнительными форсунками в каждом цилиндре (не путать с непосредственным впрыском). Все это работает благодаря забору воздуха через сам силовой агрегат. Давление во впускном коллекторе атмосферное, отсюда и название.

В конце 19-го и начале 20-го века многие инженеры думали об увеличении мощности за счет сжатия воздуха в камерах сгорания. Альфред Бучи запатентовал принцип наддува в 1911 году. Он также первым подал воздух в двигатель внутреннего сгорания, увеличив мощность двигателя на 120%. С этого момента началась эра турбодвигателей.

Хватит об истории, давайте перейдем к физике. Сгорание топлива в камерах цилиндра происходит вместе с воздухом, находящимся в камерах. Для увеличения мощности им необходимо подавать больше топлива. Однако большое количество «топлива» не может быть воспламенено без увеличения количества кислорода, поэтому его количество также должно быть увеличено. А его увеличение возможно только за счет увеличения рабочего объема цилиндра. До определенного момента так оно и было. Размер двигателей неизмеримо увеличился — три, четыре, шесть литров для увеличения лошадиных сил.

Это приводило к высокому расходу топлива и, соответственно, увеличению выбросов. Это не понравилось защитникам окружающей среды. Они призвали правительство запретить использование многообъемных электростанций. В результате производителям автомобилей было запрещено надувать свои двигатели внутреннего сгорания, и были введены экологические нормы. В этот момент они вспомнили о принудительных воздушных заторах.

Они должны были научиться подключать турбину или компрессор к двигателям малого рабочего объема. Кстати, между этими двумя понятиями есть разница, о которой я подробно писал в статье «Отличия и преимущества нагнетателя и турбины для автомобиля». Поэтому эти два определения не следует путать друг с другом. Цель одна и та же, но принципы работы разные.

Проще говоря, турбодвигатель — это «обычный» атмосферный двигатель с вкрученной в него турбиной.

Что дает турбина

Это увеличивает мощность устройства. Будь то бензиновый или дизельный двигатель. Мощность и крутящий момент с одного кубического сантиметра эффективного объема цилиндра во много раз выше по сравнению с «атмосферными» двигателями.

В дополнение к более высокой мощности вы получаете выгоду от меньшего расхода топлива и, соответственно, меньшего количества выбросов вредных веществ. Экологи полны энтузиазма. Есть и недостатки — подробнее об этом позже. Существует проблема «залипания турбины» — когда автомобиль воет при резком нажатии на педаль газа на низких оборотах, но не заводится. Всасывание начинается, когда двигатель разгоняется до 2500-3000 об/мин. Это связано с природой турбины.

Принцип работы турбонагнетателя

В гражданском автомобиле он состоит из двух камер — горячей и холодной. Они герметично отделены друг от друга. Каждый из них содержит крыльчатку с лопастями вентилятора. Они установлены на общем валу. Пока один вращается, другой вращается в то же время.

Воздух проходит через крыльчатку с холодной стороны турбины во впускной коллектор. Воздух отсасывается, сжимается и под давлением поступает в цилиндры турбинного двигателя.

Энергия необходима для вращения лопастей холодильной камеры. Где его можно найти? Вы предполагаете, что они используют энергию выхлопных газов. Они выходят из выпускного коллектора в горячей части турбины и вращают крыльчатку. Это, в свою очередь, ускоряет лопасти камеры охлаждения, которые всасывают дорожный воздух. Таким образом, можно заставить кислород поступать в камеры сгорания без дополнительных затрат энергии.

Это является причиной такого явления, как «турболаг». При низких оборотах двигателя скорость выхлопных газов недостаточна для вращения лопастей. Давление на холодном конце недостаточно, и всасывается меньше воздуха, чем необходимо. Поэтому при сильном нажатии на педаль акселератора происходит кратковременное прерывание питания. Необходимо разогнать двигатель для достижения рабочих оборотов и «прокачать» цилиндры. Скорость вращения лопастей турбоагрегата достигает 100-150 тысяч оборотов в минуту.

Именно потому, что турбокомпрессор работает за счет энергии выхлопных газов и вращается с высокой скоростью, турбокомпрессоры имеют определенные проблемы. Поэтому многие люди испытывают к ним неприязнь и избегают их при покупке.

Принцип работы турбированного двигателя

Двигатель с турбонаддувом (бензиновый или дизельный) конструктивно отличается от своего атмосферного аналога. Главной особенностью любого двигателя с турбонаддувом является турбокомпрессор. Это устройство состоит из специального вентилятора и турбины. Компрессор подключен к выхлопной системе автомобиля и получает часть выхлопных газов через систему специальных труб на лопатках турбины. Турбина разгоняется под действием давления, создаваемого выхлопными газами, и приводит в движение вентилятор компрессора. Компрессор нагнетает большое количество воздуха под давлением.

Увеличение количества воздуха и давления воздуха приводит к лучшему сгоранию топлива и, следовательно, к повышению мощности двигателя. Таким образом, двигатель с турбонаддувом может производить больше лошадиных сил при меньшем рабочем объеме, чем атмосферный двигатель с большим рабочим объемом.

Охлаждение двигателя с турбонаддувом отличается от охлаждения атмосферного двигателя. Прежде всего, в таких двигателях вместо радиатора используется специальное устройство — интеркулер. Это тот же самый радиатор, но с циркулирующим внутри воздухом вместо охлаждающей жидкости. Иногда интеркулер может быть дополнен вентилятором для более эффективного охлаждения воздушного потока.

Видео — Работа ДВС как работает турбонаддув

Как и любой другой двигатель, турбодвигатель имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

1. Самое главное преимущество двигателя с турбонаддувом — высокая мощность. Это, пожалуй, главная цель, достигнутая с минимальными изменениями в конструкции двигателя. При том же рабочем объеме, что и у атмосферного двигателя, двигатель с турбонаддувом может выдавать на 70% больше мощности и крутящего момента.

2. турбокомпрессор уменьшает количество загрязняющих веществ в выхлопных газах, что делает такой двигатель гораздо более экологичным. Это связано с тем, что воздух в цилиндрах сжигается гораздо более эффективно и полностью, уменьшая, если не исключая, количество выхлопных газов на пути к компрессору.

3. двигатель с турбиной имеет низкий уровень шума, в отличие от атмосферного аналога.

4. Двигатель с турбонаддувом может быть установлен практически на любой автомобиль. Это связано с тем, что его конструктивные особенности почти не отличаются от особенностей обычного двигателя внутреннего сгорания. Это означает, что он имеет те же размеры при том же объеме и поэтому может быть установлен на те же монтажные элементы. Это относится как к бензиновым, так и к дизельным двигателям.

Недостатки:

1. 1. Причина: чем больше воздуха вы потребляете, тем больше топлива вам нужно. Решить эту проблему невозможно, поскольку, когда двигатель вращается быстрее, он сам перекачивает необходимое количество топлива.

2. очень высокие эксплуатационные трудности. Это связано с высокой чувствительностью к качеству топлива и моторного масла. В то время как атмосферный двигатель менее придирчив к этим показателям, турбодвигатель может легко выйти из строя.

3. Второй недостаток усугубляется очень коротким сроком службы масла и его фильтра. Дело в том, что турбодвигатель основан на обычном двигателе внутреннего сгорания и поэтому рассчитан на тот же пробег и скорость. Поскольку двигатель с турбонаддувом чаще работает на высоких оборотах, масло быстрее теряет свои свойства.

4. высокие значения. Ключевым моментом является то, что цена турбины и ее компонентов достаточно высока. Поэтому ремонт турбокомпрессора стоит очень дорого и не всем по карману.

5. существуют определенные особенности в охлаждении турбины после длительной работы. Проблема в том, что он сильно перегревается и может охлаждаться только на холостом ходу. Поэтому, прежде чем остановить двигатель, дайте ему поработать около двух минут.

6. двигатель с турбокомпрессором стоит на 20-30% дороже, чем его аналог с атмосферным нагнетателем.

Как правильно эксплуатировать турбированный двигатель?

При соблюдении правил эксплуатации двигатель с турбокомпрессором может проработать около 500 000 км. Были случаи, когда двигатель «превосходил» свой собственный автомобиль. Кузов сгнивает, двигатель устанавливается в другой автомобиль и продолжает работать.

• Заливайте в бензобак только самое качественное топливо. Не заправляйтесь на сомнительных заправках. То же самое относится и к моторному маслу. Некачественное масло очень быстро приведет к дорогостоящему ремонту турбированного двигателя. Помимо этого, необходимо чаще проверять уровень масла.
• Работа на холостых оборотах, которые превышают нормируемые значения, дольше 30 минут недопустима. Если у вас холостые обороты выставлены на слишком больших или малых значениях, обязательно отрегулируйте карбюратор или перепрограммируйте систему впрыска топлива.
• После каждого запуска турбированного двигателя, его необходимо прогревать не менее двух минут. Только затем можно начинать движение.
• Если после длительной поездки вы решили остановиться, то не глушите двигатель сразу. Необходимо выждать время, пока на холостых оборотах остынет турбокомпрессор (порядка 2-3 минут) и только после этого выключайте зажигание.
• Всегда своевременно проводите мероприятия, касающиеся технического обслуживания двигателя. Здесь имеется ввиду замена масла, расходных материалов.

Так установлен двигатель с турбокомпрессором. Если вас не пугает сложная эксплуатация и повышенный расход топлива, вы можете легко установить такое устройство в своем автомобиле. Однако если вы хотите установить такой двигатель на свой автомобиль, вы должны должным образом зарегистрировать его в регистрационных органах дорожного движения.

Турбированные авто на российском рынке

Продвижение двигателей с турбонаддувом продолжается уже много лет, и постепенно количество атмосферных двигателей уменьшается, а доля двигателей с турбонаддувом увеличивается. Давайте сначала поговорим о тех автомобилях, которых лучше избегать: Это представители семейства VAG с 1,2- и 1,4-литровыми двигателями.

Эти двигатели были разработаны немецкой компанией для того, чтобы европейские покупатели платили меньше налогов. Эти двигатели откровенно слабые, а наличие турбокомпрессора не делало их очень надежными. Они были установлены на Skoda Fabia, Volkswagen Polo, Volkswagen Tiguan и даже Volkswagen Passat, хотя это тяжелые автомобили. В сочетании с коробкой передач DSG это отличная комбинация.

Кроме того, турбина обычно означает высокую производительность. Двухлитровые двигатели «разгоняются» до 250 л.с. и более, и здесь нужно ориентироваться на номиналы конкретного автомобиля, а также на ставку налога на «лошадей».

Как для европейцев, так и для азиатов существуют «народные автомобили» мощностью до 250 л.с. Например, «суперзаряженная» Skoda Octavia RS (от 600 до 1200 тысяч рублей) или KIA Optima GT (от 1600 тысяч рублей). В последние годы эти модели искусственно «привели к знаменателю», и в паспорте указано 249 л.с.

Немцы премиум-класса, за исключением Audi из-за ее участия в VAG, в основном оснащают мощные автомобили турбинами: BMW 335i (306 л.с., цены от 800 тыс. рублей за «живой» автомобиль), современная линейка Mercedes AMG оснащается турбинами, но ценник на такие автомобили щемящий, как и на обслуживание — будьте готовы к 2 млн рублей минимум.

На что смотреть

Если вы решили купить автомобиль с турбонаддувом, сначала необходимо оценить состояние двигателя: В каком состоянии находится ремень ГРМ или цепь и натяжители, в каком состоянии турбина. Помните, что эти двигатели имеют ограниченный срок службы, и некоторые проблемы могут возникнуть раньше, чем у атмосферных двигателей.

В целом, рекомендуется соблюдать осторожность в отношении двигателей с турбонагнетателями: Расход масла, обрыв цепи и другие проблемы могут привести к полному отказу двигателя. Это относится и к турбине. И этот ремонт очень дорог — сама турбина с установкой может стоить столько же, сколько ремонт атмосферного двигателя (около 200 000 рублей и более). Также стоит узнать больше о манере вождения владельца. Если пробег автомобиля составляет почти 100 тысяч километров или более, а владелец — заядлый водитель, то следует быть осторожным. Вполне вероятно, что вашему автомобилю скоро потребуется замена турбины или деталей двигателя.

В среднем ресурс турбины в состоянии покоя составляет 120-150 тысяч километров — именно такое расстояние легко преодолевает двигатель с турбонаддувом в новом автомобиле. После этого вам нужно будет заменить как минимум турбину — деталь + труд обойдутся примерно в 150 тысяч рублей. Может быть, чуть дешевле, может быть, чуть дороже — понятно, что турбина в Porsche будет стоить дороже, чем турбина в Volkswagen.

Вы когда-нибудь стояли перед выбором автомобиля с турбированным двигателем? Оставьте свои комментарии в конце текста.

Турбированный двигатель плюсы и минусы

Преимущества:

1. Высокая мощность, по сравнению с атмосферным. Даже при меньшем объеме мотора достигается более высокая мощность из-за нагнетаемого воздуха турбиной.
2. Расход топлива меньше чем у атмосферного. Если выполнять сравнение по лошадиным силам, а не по объему силового агрегата.
3. Турбированные двигатели более компактные.
4. Существуют варианты 2-ух и 3-ех цилиндровых двигателей, которые по мощности будут не слабее атмосферного с 4 цилиндрами.

Недостатки:

1. Если смотреть на расход топлива относительно объема, то турбомотор будет «кушать» больше. Например, турбированный бензиновый двигатель объемом 1.4 л, будет расходовать бензина больше, чем атмосферник 1.4 л. Но в то же время будет мощнее.
2. Требователен к качеству топлива, из-за чего зачастую наблюдается сокращение ресурса турбированного двигателя.
3. Ресурс турбомотора также зависит от качества моторного масла. Залить минеральное или полусинтетику не получится, только синтетику.
4. Как показывает практика, ресурс турбины меньше двигателя, и составляет в среднем 120-150 тыс. км. И замена не из дешевых.
5. Зимой автомобиль с турбомотором требует обязательного прогрева.
6. Необходимость в охлаждении турбины. По этой причине, после поездки глушить сразу же мотор не рекомендуется, нужно дать ему поработать на холостом ходу.
7. Замена масла и фильтров чаще чем у атмосферного.

Знакомства в Социальных сетях

Однако недостатком этого метода является то, что пользователи услуг не нацелены на романтическое или дружеское общение. И невозможно сразу узнать, что нужно конкретному человеку и готов ли он к общению, как на сайтах знакомств или в приложениях.

Мы уверены, что если вы выберете один или несколько из этих вариантов, вы найдете то, что ищете — хорошего партнера, друга, приятное времяпрепровождение без обязательств или спутника жизни! Удачи!

Ресурс турбированных двигателей

Срок службы турбины не намного короче, чем у двигателя, и только при правильном и регулярном обслуживании. Срок службы двигателя с турбонаддувом сокращается из-за игнорирования рекомендаций производителя по уходу и обслуживанию турбокомпрессора или из-за неисправности турбокомпрессора.

• Некачественное моторное масло;
• Несвоевременная замена масла и фильтров;
• Повышенные нагрузки на холодном моторе;
• Масляное голодание.

Это четыре основные причины, по которым срок службы двигателя с турбонаддувом сокращается во много раз.

Важно понимать, что двигатель с турбонаддувом, особенно если это двигатель малого рабочего объема, регулярно работает на пределе своих возможностей. Фактически, турбированный двигатель с меньшим рабочим объемом имеет ту же мощность, что и атмосферный двигатель с большим рабочим объемом. По мере увеличения нагрузки износ ускоряется.

Многие производители автомобилей утверждают, что срок службы турбодвигателя составляет примерно 150 000 — 200 000 километров. После этих километров необходимо регулярно проверять компрессию и при необходимости ремонтировать двигатель.

Однако атмосферный двигатель работает без проблем менее чем через 300 тысяч километров пробега. А если не соблюдать все правила и рекомендации, то ресурс турбодвигателя может не дотянуть и до 100 тысяч километров.

Читайте также: Автомобильный двигатель с топливной форсункой: принцип работы, преимущества и недостатки.

Такая долговечность объясняется тем, что атмосферный двигатель проще по конструкции и предъявляет более низкие требования к качеству масла и топлива, чем турбодвигатель. Кроме того, даже если атмосферный двигатель выйдет из строя из-за плохого качества топлива, его восстановление обойдется гораздо дешевле, чем аналогичного двигателя с турбонаддувом.

На какие двигатели ставят турбонаддув

Турбонаддув используется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. В последнем случае он встречается гораздо чаще.

Работой бензинового двигателя управляет дроссельная заслонка: топливо выпускается в зависимости от количества воздуха, поступающего в цилиндры. Результат: атмосферный бензиновый двигатель обеспечивает хорошую производительность во всем диапазоне оборотов.

Работа дизельных двигателей регулируется количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндры форсунками. Дроссельная заслонка отсутствует, и воздух поступает в них беспрепятственно. На холостом ходу и при частичной нагрузке дизельный двигатель работает отлично. При средней и полной нагрузке подача топлива увеличивается, а воздуха столько же: возникает избыток топлива, смесь перенасыщается, и двигатель теряет мощность.

Компрессор компенсирует недостаток воздуха. Благодаря турбокомпрессору дизельный двигатель легкового автомобиля работает почти в том же диапазоне оборотов, что и бензиновый двигатель.

Система турбонаддува состоит из турбонагнетателя, интеркулера и регулирующих и предохранительных клапанов. Далее мы поговорим о компонентах системы турбокомпрессора, поймем, где они находятся и как все они работают.

Турбокомпрессор имеет холодную часть и горячую часть — обе имеют форму завитка. Такая форма позволяет отводить газы наиболее эффективным образом. Катушки соединены корпусом, в котором находится вал, с одной стороны которого расположено колесо турбины, а с другой — колесо компрессора. В корпусе картриджа имеются каналы для масла и охлаждающей жидкости.

Горячая часть турбины работает с выхлопными газами высокой температуры — обычно 500-1000°C. Турбина изготавливается из чугуна с добавками никеля. Турбина отливается из чугуна с добавлением никеля, а бегунок турбины — из жаропрочного сплава стали, никеля и хрома — инконеля. Холодный конец работает на атмосферном воздухе, поэтому турбина и рабочее колесо обычно отливаются из алюминия.

Один из способов улучшить производительность турбокомпрессора — сделать рабочие колеса более легкими с обеих сторон. Горячая крыльчатка может быть изготовлена из титана или керамики, холодная крыльчатка — из магния. Холодное рабочее колесо также может быть изготовлено с ЧПУ из цельного куска алюминия, с более тонкими лопастями. Все вышеперечисленные изменения делают турбокомпрессор более дорогим.

Турбокомпрессор(ы) — если их два или более — расположен в месте выхода выхлопных газов. Варианты следующие:

1. один турбокомпрессор: обычно на рядных двигателях с тремя или четырьмя цилиндрами. Включается, когда энергии выхлопных газов достаточно, чтобы раскрутить турбинное колесо, — в среднем и высоком диапазоне оборотов двигателя;
2. два разных турбокомпрессора, которые стоят один за другим. Систему можно встретить на рядных двигателях с четырьмя или больше цилиндрами. Маленький работает в низком диапазоне оборотов двигателя. При средних и высоких оборотах он выключается и начинает работать большой турбокомпрессор;
3. два одинаковых по размерам и характеристикам турбокомпрессора, которые почти всегда стоят по отдельности. В рядном шестицилиндровом двигателе будет по одному на три цилиндра, в V-образном или оппозитном — по одному турбокомпрессору на головку блока цилиндров.

Одна и та же конфигурация с двумя турбокомпрессорами может называться «битурбо» у одного производителя или «твин-турбо» у другого.

Теперь давайте узнаем, где под капотом находится турбокомпрессор. Иногда это видно, иногда нет. Примеры вы можете увидеть на фотографиях ниже.

Дополнительные системы в турбонаддуве

Переменная геометрия турбины — это решение, которое позволяет выхлопным газам течь под разными углами к рабочему колесу турбины. Работают специальные подвижные лопасти. Когда давление выхлопных газов низкое, они находятся под острым углом и почти вплотную друг к другу. Газы попадают на рабочее колесо под более острым углом, скорость потока увеличивается, и турбина работает на низкой скорости. Когда двигатель набирает скорость, давление выхлопных газов увеличивается, и лопасти с изменяемой геометрией возвращаются в исходное положение, не препятствуя потоку выхлопных газов.

Такая система почти всегда встречается в дизельных двигателях: Они имеют низкий рабочий диапазон.

Принцип работы турбокомпрессора с изменяемой геометрией. Источник: канал Coupemaniaful на YouTube

Проверка хода выпускного клапана. Здесь также клапаны ускоряют поток выхлопных газов на пути к турбинному колесу: они подняты на определенную высоту, на которой при необходимости могут его форсировать.

Это техническое решение используется в двигателях 1,8 и 2,0 TSI третьего поколения. Их можно найти в кузове Skoda Oktavia A7, в новом Volkswagen Tiguan или Passat. Таким образом, это одни и те же двигатели, но их электронные системы управляют ходом впускных клапанов. Эти двигатели менее мощные, но более экономичные.

Антилаг встречается в гоночных автомобилях, особенно в раллийных. Когда водитель снова нажимает на педаль газа, дроссельная заслонка резко закрывается, и блок управления двигателем устанавливает очень замедленное зажигание.

Топливно-воздушная смесь воспламеняется при открытом выпускном клапане, и возникает мгновенный поток пламени. Это приводит к тому, что турбина работает на высокой скорости, а из выхлопной трубы вырывается пламя.

Обычно это происходит, когда гоночный автомобиль входит в поворот: В этот момент водитель отпустил педаль газа, и активируется антипробуксовочная система. На выходе из поворота он нажимает на педаль акселератора, а во впускном коллекторе уже находится сжатый воздух.

Запомнить

1. Машины с турбонаддувом более дорогие при покупке и в эксплуатации.
2. Прибавка 30—50% мощности — весомый аргумент в пользу турбированного двигателя.
3. Почти любой дизельный двигатель на легковой машине — турбированный.

Новость, которая волнует всех, находится в канале Telegram. Подпишитесь на журнал, чтобы быть в курсе последних событий: @tinkoffjournal.