Как работает турбонаддув
Как работает турбонаддув
Турбокомпрессор или попросту турбина – это дополнительное устройство двигателя, которое для своей работы использует энергию отработавших газов. Что позволяет увеличить мощность двигателя на величину от 25% до 100%. Прежде чем понять, как работает турбокомпрессор, стоит рассмотреть функционирование двигателя внутреннего сгорания.
Принцип работы ДВС
Любой двигатель внутреннего сгорания, дизельный или бензиновый, работает на принципе получения энергии, образующейся от воспламенения топливовоздушной смеси в камерах сгорания. Через впускные клапаны в цилиндр подается отфильтрованный внешний воздух и впрыскивается топливо, причем при пассивной подаче воздуха, в цилиндр подается дозированное количество топлива. Именно эта смесь сгорает в цилиндре и заставляет двигаться поршень, который передает свою кинетическую энергию на ходовую систему автомобиля. Чем больше такой смеси подается и сгорает в цилиндрах, тем больше выходной крутящий момент и соответственно выше общая мощность мотора.
Принцип работы турбины
Для увеличения подачи воздуха в цилиндр, без изменения объема самого цилиндра, используют турбокомпрессор. При работе турбины используются продукты сгорания топливной смеси, которые приводят в действие роторный механизм турбокомпрессора, с помощью которого атмосферный воздух принудительно нагнетается в цилиндры (турбонаддув). И, благодаря этому, в цилиндр подается и большая дозировка топлива. Во время нагнетания, воздух может нагреваться, из-за чего уменьшается его плотность и масса в цилиндрах. Для подачи большего количества воздуха, его необходимо охладить. Для лучшего охлаждения используется радиаторное устройство, называемое интеркулером, который устанавливается на выходе из холодной части турбокомпрессора и через который проходит воздух перед попаданием в цилиндры. На следующем этапе поршень всасывает этот охлажденный воздух через впускные клапаны и одновременно в камеру сгорания подается топливо, образуется топливовоздушная смесь. Возгорание топливной смеси происходит от искры (бензиновые двигатели), либо от сжатия (дизельные двигатели). После того, как произошло сгорание порции смеси, продукты горения выбрасываются через выпускной клапан и попадают снова в турбину, на ее ротор. Таким образом, она работает без участия движущих частей двигателя, используя энергию потока выхлопных газов.
Для каждого двигателя турбокомпрессор подбирается индивидуально, исходя из его собственной мощности и объема. Причем величина наддува зависит от геометрических параметров (размеров) улиток, компрессорного колеса, ротора турбины. Некоторые конструкции двигателей оборудуют не одной турбиной, а двумя: одинакового размера – би-турбо, разного размера – твин-турбо. В последнее время широкое распространение получили турбокомпрессоры с механизмом изменяемой геометрии. Стоит отметить, что сложность, а соответственно и стоимость ремонта турбины зависит от ее конструктивных особенностей и модификации.
Механизм изменяемой геометрии
Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.
Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.
Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.
Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.
ЖИЗНЬ НАБИРАЕТ ОБОРОТЫ. КАК МОЙ MINI.
Моторное масло MINI Twinpower Turbo
Моторное масло MINI TwinPower Turbo
Longlife-01 SAE 5W-30
Моторное масло MINI TwinPower Turbo Longlife-01 SAE 5W-30 создано на основе технологии GTL. Благодаря этому обеспечивается защита двигателя на уровне, превосходящем отраслевые стандарты. Это моторное масло поддерживает оптимальную чистоту двигателей MINI и позволяет полностью использовать их потенциал.
В сравнении с обычными моторными маслами оно характеризуется улучшенными вязкостно-температурными показателями, обеспечивая высокую топливную экономичность.
Новое оригинальное моторное масло MINI позволяет использовать весь потенциал двигателей MINI.
Это моторное масло прошло всесторонние испытания и допущено к применению концерном BMW как всесезонное.
Преимущества:
- Стабильность рабочих характеристик в широком диапазоне рабочих температур и нагрузок двигателя.
- Уверенный запуск двигателя при низких температурах.
- Отличная защита от износа.
- Запатентованная технология активной очистки защищает от образования отложений и коррозии, таким образом продлевая срок службы двигателей.
Применимость:
Применять строго в соответствии с руководством по эксплуатации Вашего автомобиля!
– Для всех бензиновых двигателей MINI.
Допуск MINI: Longlife-01
Класс вязкости по SAE: SAE 5W-30
Класс качества по ACEA: A3/B4
Моторное масло MINI TwinPower Turbo
Longlife-04 SAE 5W-30
Моторное масло MINI TwinPower Turbo Longlife-04 SAE 5W-30 создано на основе технологии GTL. Благодаря этому обеспечивается защита двигателя на уровне, превосходящем отраслевые стандарты. Это моторное масло поддерживает оптимальную чистоту двигателей MINI и позволяет полностью использовать их потенциал.
В сравнении с обычными моторными маслами оно характеризуется улучшенными вязкостно-температурными показателями, обеспечивая высокую топливную экономичность.
Новое оригинальное моторное масло MINI позволяет использовать весь потенциал двигателей MINI.
Это моторное масло прошло всесторонние испытания и допущено к применению концерном BMW как всесезонное.
Преимущества:
- Стабильность рабочих характеристик в широком диапазоне рабочих температур и нагрузок двигателя.
- Уверенный запуск двигателя при низких температурах.
- Отличная защита от износа.
- Запатентованная технология активной очистки защищает от образования отложений и коррозии, таким образом продлевая срок службы двигателей.
Применимость:
Применять строго в соответствии с руководством по эксплуатации Вашего автомобиля!
– Для всех дизельных двигателей MINI с сажевым фильтром и без него.
– Применение в бензиновых двигателях MINI допустимо только в регионе ЕС, включая Норвегию, Швейцарию и Лихтенштейн.
Допуск MINI: Longlife-04
Класс вязкости по SAE: SAE 5W-30
Класс качества по ACEA: C3
МОТОРНОЕ МАСЛО MINI TWINPOWER TURBO
— масло должно позволять двигателю работать по технологии Efficient Dynamics: способствовать снижению внутренних потерь, повышать топливную экономичность и обеспечивать исключительные динамические качества.
Новые спецификации моторных масел MINI LL12FE и MINI LL14FE+ позволяют новым и перспективным моделям двигателей MINI достигать непревзойденных топливно-экономических показателей.
— при работе в двигателе неизбежно образовываются различные загрязнения.
Масло должно смывать их и отводить к масляному фильтру, не допуская образования отложений.
— масло должно защищать от коррозии и не быть агрессивным к поверхностям трения и деталям двигателя.
Пусковые и вязкостно-температурные
— масло должно одинаково хорошо работать в условиях холодных запусков двигателя при экстремально низких температурах и в условиях работы при высоких температурах, а также на повышенных оборотах.
Охлаждающие и уплотняющие
— любой двигатель MINI — детище высоких инновационных технологий.
В процессе работы некоторые поверхности трения нагреваются до очень высоких температур и масло должно непрерывно отводить выделяющуюся теплоту. Также масло несет в себе функцию уплотнителя камеры сгорания, позволяя добиваться великолепных мощностных и топливно-экономических характеристик двигателя.
Весь спектр этих характеристик был учтен инженерами компании MINI при разработке новых оригинальных моторных масел. Созданная ими новейшая линейка масел вобрала в себя все самые передовые достижения из области технологий производства моторных масел. Вся линейка охватывает потребности и учитывает особенности эксплуатации автомобилей MINI во многих уголках света.
Это также касается стран с суровым климатом и нестабильным качеством топлива, где высок риск выхода из строя дорогостоящих элементов системы снижения уровня токсичности отработавших газов. В основе производства оригинальных моторных масел MINI лежит комплекс технологий GTL*, который позволяет получать кристально чистые базовые масла из природного газа.
Поэтому, применяя оригинальное моторное масло MINI TwinPower Turbo, Вы можете быть в полной уверенности, что двигатель Вашего автомобиля находится под защитой высоких технологий даже в самых тяжелых режимах и условиях эксплуатации.
Турбомоторы на бюджетных авто: плюс или минус
Турбодвижки пришли в массовый автопром из автоспорта, где расход топлива и ресурс агрегата неважен. На первое место тут выходит показатель крутящего момента. И вдруг европейцы массово начали внедрять их в серийное производство, устанавливая на гражданские машины. Причина проста.
Рискованный ход
В Старом свете началась борьба за экологию, были введены — и все ужесточаются — нормы по чистоте выхлопа, поднялись налоги для кубатурных «атмосферников». Вот турбодвигатели и пришлись ко двору. Но не все, а лишь малообъемные. Дело в том, что турбина позволяет «снять» с малого объема ту же мощность, что и с многолитрового агрегата. При этом наддувный мотор много легче, да и топлива потребляет меньше.
Однако в России к турбонаддуву до сих пор относятся с опаской. И на это есть свои основания. Раньше турбины часто выходили из строя и начинали «гнать» масло. Были и конструктивные просчеты разработчиков. Скажем, интеркулер на иных машинах располагали так, что он быстро забивался грязью, потому и без того теплонагруженный двигатель перегревался.
За годы поисков инженеры подняли ресурс турбодвигателей. Тем не менее, до сих пор существует устойчивое мнение, что наддувный мотор менее надежен, нежели атмосферник, потому как работает в более суровых условиях. Дело в том, что теперь инженеры заранее закладывают в турбовый движок солидный запас прочности, так что его ресурс зачастую не уступает атмосфернику. Дорабатывают системы охлаждения, дабы свести к минимуму риск перегрева. Наконец, ставят турботаймеры, чем серьезно увеличивают срок службы турбины. В результате надежность наддувных моторов существенно выросла. Скажем, механический приводной нагнетатель вообще «убить» трудно. Вот поэтому, производители и предлагают нашим покупателям машины с наддувными движками. Одна из них, пожалуй, самая ожидаемая новинка прошлого года — Renault Arkana. Давайте разберемся, что за мотор работает под ее капотом.
Как сделать так, чтобы глушитель машины не ржавел
Почему не всякий огнетушитель, с которым можно пройти техосмотр, поможет в беде
Проверено: мин нет
Двигатель TCе150 — совместная разработка Renault и Daimler AG. Его ставят на многие модели, в том числе те, которые у нас не представлены. Скажем, Renault устанавливает TСе150 на Megane, компактвэн Scenic и кроссовер Kadjar. А в Бразилии движок отлично прижился на новом Renault Duster. Дружественный Nissan определил его кроссоверу Qashqai. Кстати, напомним, что российский SUV довольно сильно отличается от европейского. Ну, а как же «премиалы»? Mercedes-Benz использует агрегат в моделях CLA, а также A- и B-классов.
При проектировании мотора французы и немцы разделили затраты. Первые разрабатывали блок цилиндров и шатунно-поршневую группу, а вторые конструировали головку блока цилиндров. Сам блок изготовили из алюминиевого сплава, а головку блока сделали треугольной формы. В итоге мотор получился легким и компактным. А вот система непосредственного впрыска (его дозировка и оптимизация процессов сгорания) — технологии Mercedes-Benz. Не секрет, что немцы в этом деле — впереди планеты всей. Конечно же, инженеры проводили множество тестов этого агрегата на надежность. Причем, как немцы, так и французы. Дело в том, что какие-то требования жестче у Daimler, а какие-то у Renault. В результате такой двойной проверки получился довольно удачный агрегат.
Уходим в отрыв
Arkana — кросс-купе, а не суперкар, потому оптимальной рабочей зоной инженеры увидели зону средних оборотов. Что, к тому же, повышает ресурс, ведь не надо каждый раз загонять стрелку тахометра до красна и излишне нагружать мотор. В итоге «полка» крутящего момента от 1700 до 3400 об/мин дарит и резвый старт, и возможность без проблем обогнать фуру на трассе. А эффект турбоямы сглаживает, фактически сводя на нет, электронно-управляемый перепускной клапан с электрическим приводом.
И все это, разумеется, очень хорошо. Но главный вопрос, который беспокоит каждого водителя, особенно российского — это ресурс мотора. Мы, экспернты портала «АвтоВзгляд» не раз брали на тест «Аркану» и готовы сказать, что его «малообъемник» выхаживает столько же сколько и всем известный двухлитровый атмосферный мотор. Поэтому волноваться не о чем.
Однажды сравнив две «Арканы», с турбодвижком и атмосферным мотором, можем с уверенностью заявить, что турбодвигатель дарит гораздо больше удовольствия за рулем. При этом у него ниже расход топлива и, как мы уже сказали, сопоставимый ресурс. А значит, не надо бояться наддувных моторов. Теперь это не кот в мешке, а надежный и проверенный временем агрегат.
Стоит ли покупать машину с турбированным двигателем
Многие производители используют турбонаддув для повышения мощности двигателя машины. Этот узел работает по достаточно простому принципу: выхлопные газы вращают крыльчатку турбины, а она передаёт полученный крутящий момент на крыльчатку компрессора, оснащённую широкими лопастями.
Компрессор в системе впуска автомобиля играет роль насоса — он повышает давление воздуха, позволяя одновременно подавать в цилиндры больше топлива без риска его неполного сгорания. Несмотря на возможность значительного повышения мощности и КПД двигателя, турбированные моторы не получили очень широкого распространения.
Чтобы понять, почему, а также решить, стоит ли приобретать автомобиль, оснащённый таким агрегатом, нужно рассмотреть плюсы и минусы турбированных двигателей.
Преимущества
Сразу стоит сказать, что дальше речь пойдёт только о бензиновых двигателях. Установка турбонаддува на дизельный мотор является практически единственным способом эффективно дозировать количество топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры. Около 90% современных легковых дизелей и 70% грузовых агрегатов оснащается турбонаддувом, поэтому говорить про их плюсы и недостатки будет некорректно.
Главной положительной стороной любого турбированного двигателя по сравнению с атмосферным является повышенная мощность. Причём производитель может создавать несколько вариантов мотора с различными показателями производительности — для этого достаточно только изменить максимальное давление наддува и перенастроить систему впуска. Серийные бензиновые двигатели с турбонаддувом имеют на 10–150% большую мощность, чем их аналоги, оснащённые обычными системами впуска и выхлопа.
Кроме того, плюсы турбированных агрегатов проявляются и в более эффективной работе за счёт оптимизированного процесса сгорания бензовоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому удельный расход топлива в расчёте на одну лошадиную силу несколько снижается, хотя абсолютное значение может и вырасти за счёт повышенной мощности. Оптимизированный процесс сгорания также позволяет уменьшить уровень шума и неприятной вибрации по сравнению с атмосферными агрегатами. В особенности такие плюсы актуальны для моторов с неуравновешенной компоновкой,например, с двумя, тремя и пятью цилиндрами.
Видео, как работает турбированный двигатель:
Более эффективное сгорание топлива даёт возможность уменьшить объём токсических веществ, которые выбрасываются в воздух через выхлопную трубу. Именно поэтому многие производители начали выпуск турбированных агрегатов очень малого объёма вместо привычных атмосферных моторов. По оценкам специалистов, введение новых норм токсичности выхлопа в Европе и США на 25% увеличило количество выпускаемых турбированных моторов.
Недостатки
Установка турбонаддува на автомобиль способствует повышению его стоимости — комплект деталей для повышения мощности двигателя оценивается примерно в 1–3 тысячи долларов. Конечно, некоторые производители могут снижать цены, чтобы стимулировать продажи авто с турбированными двигателями, но общая закономерность именно такова. Стоит сказать и про стоимость ремонта турбированного агрегата — она возрастает за счёт увеличенной сложности разборки всего мотора, а также за счёт необходимости обслуживания нового узла. Средний срок службы турбины составляет 100–150 тысяч километров, после чего ей потребуется капитальный ремонт либо полная замена.
Недостатки проявляются и в необходимости частой замены масла. Межсервисные интервалы для турбированных двигателей сокращены примерно на 30–40%, что связано с большими нагрузками, приходящимися на все узлы силового агрегата. Несвоевременная замена масла приведёт к полной потере его свойств за счёт окисления. Смазывающая жидкость подвергается сильному нагреву в системе турбонаддува, что приводит к полному изменению её параметров.
Нужно вовремя менять масло в турбированных двигателях
Управлять автомобилем с турбированным двигателем не столь удобно — наверняка все слышали про такое понятие, как «турбояма». Она представляет собой определённый диапазон оборотов, в котором давления выхлопных газов недостаточно для того, чтобы раскрутить крыльчатку турбины до рабочей скорости. Поскольку двигатель рассчитан на работу с увеличенным давлением в системе впуска, его динамика будет сильно ухудшена, пока водитель не увеличит обороты. Конечно, на современные автомобили устанавливаются системы турбонаддува с изменяемой геометрией крыльчатки, с малоинерционной турбиной или вовсе с двумя компрессорами наддува, отличающимися базовыми параметрами, но недостаток остаётся актуальным, хотя и не столь очевидным.
Все, знакомые с физикой и сопротивлением материалов также знают, что при быстром изменении температурного режима работы металлические детали теряют свою прочность и быстро выходят из строя. Это правило актуально и для турбированных двигателей. Поэтому силовому агрегату стоит дать поработать на невысоких оборотах около 1–2 минут в следующих случаях:
- Перед началом езды;
- После окончания поездки;
- После активной езды или во время сильных морозов время может увеличиваться до 3 минут.
Многие водители ставят на свои автомобили «турботаймеры», которые позволяют засечь время, необходимое для прогрева или должного охлаждения силового агрегата.
Быть или не быть?
Большинство турбированных моторов предназначено для активной езды — их повышенная мощность позволяет улучшить разгонную динамику. Хотя современные силовые агрегаты малого объёма, оснащённые турбонаддувом, разрабатывались скорее для снижения токсичности выхлопа по сравнению с атмосферными двигателями большего объёма, но аналогичной мощности. В любом случае турбированный двигатель имеет более высокие показатели эффективности работы и позволяет лучше использовать все возможности автомобиля.
Однако при этом водителю придётся мириться с некоторыми неудобствами, связанными с необходимостью прогрева и охлаждения двигателя, а также поддержания определённого минимального уровня оборотов. Кроме того, установка турбонаддува повышает цену машины и стоимость её ремонта.
