Турбонаддув в автомобиле: принцип работы

Турбонаддув в автомобиле: принцип работы

В массовом сознании слова «турбо», «турбонаддув», «турбированный двигатель» прочно ассоциируются со спортивными машинами и мощными двигателями. При этом, немногие представляют себе устройство и принцип работы турбонаддува. Хотя ничего особенного сложного в нём нет.

Что такое турбонаддув в автомобиле

Турбонаддув это специальная система, которая закачивает (наддувает) дополнительный воздух в цилиндры двигателя. Такая система используется не только в автомобильных двигателях, но и в авиационных, тепловозных, корабельных, и многих других. Широкое распространение турбонаддува вызвано тем, что это очень простой и дешёвый способ повышения мощности двигателя. Турбировать можно почти любой автомобильный двигатель, даже если это изначально не предусмотрено конструкцией.

Устройство турбонаддува относительно простое:

§ ряд датчиков и клапанов.

Полный комплект не занимает много места, его установка не требует серьезной переработки силового агрегата. Поэтому поставить турбонаддув на свою машину может любой желающий. Цены на турбосистемы сильно разнятся, в зависимости от мощности, эффективности, фирмы-производителя.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува достаточно прост. Выхлопные газы, которые выбрасывает двигатель, попадают на турбину и придают ей вращение. Турбина, в свою очередь, передаёт крутящий момент компрессору, он засасывает воздух и сжимает его. После этого сжатый воздух направляется в цилиндры двигателя. Опционально в эту схему вносится промежуточный охладитель воздуха — интеркулер. Он снижает температуру сжатого компрессором воздуха, соответственно уменьшая его объём. Это избавляет от неприятных эффектов вроде детонации, и повышает общую эффективность системы.

Смысл закачивания дополнительного воздуха становится ясен, если вспомнить принцип работы двигателя внутреннего сгорания. В его цилиндрах сгорает топливо-воздушная смесь, этот процесс толкает поршень, который проворачивает коленвал. Но, для эффективного сгорания смеси важно соблюдать правильное соотношение топлива и воздуха, поэтому нельзя повысить мощность просто добавив в смесь больше топлива. Вместе с увеличением количества топлива нужно увеличивать и количество воздуха.

Это можно сделать увеличив объём цилиндра, чтобы в него помещалось побольше воздуха. Но можно пойти другим путём — повысить плотность воздуха, загоняемого в цилиндры. Тогда с той же единицы рабочего объёма двигателя можно снимать ощутимо большую мощность. Хороший пример — спорткары, где каждый литр объёма может выдавать более 150 л.с. Конечно, помимо турбонаддува там используют ещё массу ухищрений. Но вполне реально получить 105-115 л.с. на литр с помощью одного только турбирования.

Что такое турбояма или турболаг

Принцип работы турбонаддува заключается в том, что двигатель «разгоняет» себя за счёт своей же работы. Эта особенность вызывает появление такой проблемы как турбояма или турболаг. Она проявляется в виде провала мощности, который появляется после резкого нажатия на педаль газа.

На заре турбированных моторов доходило до смешного — слишком резко и сильно нажав на педаль «газа», можно было полностью заглушить его. Сейчас сложная механическая и электронная начинка не даст этому произойти, но эффект турбоямы с неприятным провалом мощности всё равно остаётся. Особенно этим страдают дешевыё турбо-системы или неправильно установленные и настроенные.

Чтобы сгладить турболаг, используют хитрые электронные системы упреждающего наращивания оборотов. Они регистрируют резкие нажатия на педаль акселератора и раскручивают компрессор электроприводами, не дожидаясь, когда «проснётся» турбина. Цена таких решений, как правило, немаленькая, поэтому они встречаются в осномном только на спортивных авто.

Плюсы и минусы турбонаддува

Использовать турбонаддув имеет смысл только в том случае, если крайне необходимо придать автомобилю более динамичный, спортивный характер. Это действительно отличный способ минимальными затратами повысить мощность двигателя. Турбирование увеличивает максимальную скорость машины и улучшает ее динамику.

При этом турбонаддув позволяет обходиться меньшим объемом топлива по сравнению с двигателем такой же мощности и большего объёма . На эту деталь нужно обратить самое пристальное внимание, так как сам по себе турбонаддув не уменьшает, а увеличивает расход топлива. Потому что при росте количества воздуха в цилиндрах нужно соответствующе нарастить подачу топлива.

Помимо увеличенного расхода горючего, турбонаддув имеет следующие недостатки:

§ турбокомпрессор вращается на огромных оборотах и сильно нагревается, что отрицательно сказывается на его долговечности;

§ непредусмотренное изначально увеличение мощности усиливает износ всех частей двигателя;

§ турбонаддув предъявляет повышенные требования к качеству топлива и моторных масел;

§ турбирование включает в себя изменения настроек работы двигателя, фаз газораспределения.

Вся правда о турбомоторах: список проблемных двигателей

Анализ вторичного рынка не оставляет сомнений: россияне при покупке автомобиля в подавляющем большинстве случаев выбирают машины с атмосферным двигателем. Хотя при сопоставимых ценах турбомотор экономичнее и мощнее.

Сказанное в большей степени относится к автомобилям по умеренной цене. В премиум-сегменте предпочтения выражены не столь очевидно — обеспеченные покупатели не чураются даже битурбо­двигателей.

Главные неудачники

В Европе «эффект турбостраха» не наблюдался — переход на «турбо» происходил постепенно и плавно, хотя в 1980‑е сами турбины были весьма капризными. В СССР таких моторов никогда не было, отсюда и недоверие. Чужая, незнакомая вещь — непонятно, как и где ее чинить, случись что. Поначалу в России были ощутимые трудности с ремонтом турбомоторов (и дизелей тоже). Специализированные сервисы по турбомоторам и их компонентам появились не сразу. Да и там дорогостоящий ремонт не всегда гарантирует качество.

Между тем с приходом экологических норм Евро‑5 (в Евросоюзе — с 2009 года) моторы с наддувом стали самым простым и эффективным решением для всех производителей. А Евро‑6 оказался и вовсе труднодостижимым уровнем для атмо­сферников.

Мощная волна даунсайзинга (сокращение рабочего объема моторов и уменьшение их габаритов при повышении производительности, часто с помощью турбонаддува) поднялась лет пятнадцать назад. Всего двадцатью годами ранее литровая мощность под 100 л.с./л встречалась только у спортивных машин. Сегодня это обыкновенный показатель для относительно простых и массовых моделей.

На этой волне практически все заводы выпустили множество турбомоторов. Часть из них оказались не слишком удачными. То ли недостаток инженерного опыта сказался (все новые двигатели намного сложнее предыдущих), то ли поспешность разработок. Список общепризнанных «неудачников» довольно длинный. Выборочно: трехцилиндровый опелевский 1.0 R3, Ford 1.0 EcoBoost, сильно страдавший перегревами, «Инновация 2007 года» 1.4 TSI/TFSI Volkswagen/Audi, моторы BMW семейств N45 и N46 периода 2001–2011 годов, обладатель многих премий «Двигатель года» 1.6 THP (EP6), созданный концерном PSA совместно с BMW и получивший имя собственное Prince (Принц). Локальные проколы случались и у Мерседеса, и у Тойоты, и у Рено. У всех турбоновинок были передовые характеристики, но это сопровождалось снижением надежности.

Преждевременно и скоропостижно из строя выходят, разумеется, не все поголовно двигатели некоего семейства или серии, а только отдельные экземпляры. Постепенно накапливается статистика: что чаще всего ломается и почему. Тысячи остальных точно таких же двигателей успешно отрабатывают заявленный ресурс — и даже больший, но репутация в итоге портится у всех.

Главные проблемы

Что произошло? Мотористы под давлением экологических нормативов вынужденно избрали невыгодный с точки зрения надежности путь — сочетание увеличения давления в цилиндрах (рост температур и механических нагрузок) с облегчением шатунно-поршневой группы (уменьшение размеров и массы элементов ради снижения инерционных нагрузок). Сократился расчетный запас прочности многих нагруженных деталей — по некоторым оценкам, примерно на 40%. Это сопровождалось общим усложнением конструкции с той же целью оптимизации процесса сгорания топлива и минимизации вредных выбросов. Например, бээмвэ-пежо-ситроеновский Prince, дебютировавший на Mini, совместил в себе несколько передовых решений — турбину Twin-Scroll, систему изменения фаз газораспределения, непосредственный впрыск, систему охлаждения с умным насосом и управляемым ­термостатом.

Проблемы у многих турбодвигателей разных фирм оказались если не идентичными, то схожими. Неэффективные и не доведенные системы смазки и, как следствие, склонность к масляному голоданию, нередко одновременно с масложором (до литра на тысячу километров). Высокие термонагруженность (приводящая к ускоренной деградации резиновых и пластиковых деталей) и чувствительность к качеству топлива и октановому числу (некоторым двигателям даже АИ‑95 противопоказан). Вкупе с небрежным отношением к обслуживанию мотора суммарным проявлением становились нагар на форсунках и клапанах, отложения в цилиндрах и масляных каналах. Результат загрязнений — от течей «всего и везде» до деформации клапанов, прогорания поршней, задиров цилиндров и распредвалов.

Иногда всё это усугублялось низким ресурсом цепного привода ГРМ: цепь растягивалась намного раньше ожидаемого срока — именно на турбоверсиях, а на атмосферниках точно такой же узел работал нормально. Растянувшаяся цепь могла перескочить на несколько зубьев, что приводило к встрече поршней с клапанами.

Многие агрегаты этого «нехорошего» поколения в Россию официально не ввозили. Но остальных с лихвой хватило, чтобы накопить определенный скепсис ко всем турбированным моторам — при активном обсуждении в интернете, где негатив как обычно подается с большим преувеличением, а позитив гораздо менее интересен.

Турбодизели этап даунсайзинга пережили более благополучно, чем бензиновые собратья. Те же наклонности у них проявлялись в меньшей степени. Правда, добавлялись индивидуальные проблемы в системе питания: некорректная работа засоренных форсунок приводила к разно­образным фееричным финалам.

Как с этим жить?

Теперь уже очень просто. К 2010–2012 годам все проблемные моторы обстоятельно модернизировали и довели до приемлемого состояния. Чаще и масштабнее всего совершенствовали систему смазки, привод ГРМ (вплоть до перехода с цепи на ремень), материалы и конструкцию поршней и колец.

А к 2015‑му практически все «жертвы даунсайзинга» получили замену в виде двигателей новых серий и поколений, в которых прежние недочеты в целом учтены и исправлены. Сего­дняшний фольксвагеновский 1.4 TSI — сильно другой и в кошмарных болезнях не уличен. У Принца 1.6 THP также мало общего осталось с первоначальным вариантом, и его до сих пор выпускают (в Китае, для местных компаний) как новое семейство.

Пробег 250–300 тысяч километров вполне достижим для современных турбомоторов — и бензиновых, и дизельных. Но все они любят хороший уход: регулярную чистку форсунок, своевременную (а лучше упреждающую) замену масла, пристальное внимание к звукам в приводе ГРМ. И промывку радиаторов — то, чего старым атмосферникам обычно не требовалось. И да, не нужно разбавлять бензин ослиной мочой.

1.4 TSI (ЕА111)

В 2005 году этот мотор поражал инновационной архитектурой, изяществом решений и отличными характеристиками. В самих буквах TSI зашифрована технология послойного непосредственного впрыска топлива и турбонаддува. Была заявлена пятипроцентная экономия топлива при увеличении мощности на 14% по сравнению с двухлитровым (!) FSI. Но эксплуатация быстро выявила уязвимые места.

Первый вал претензий — к цепи ГРМ и неудачному натяжителю. Цепь растягивалась, а натяжитель не натягивал, из-за этого сходили с ума фазорегуляторы. Оказалось, что машину нельзя оставлять на склоне на передаче без ручного тормоза — не исключалась вероятность проскока цепи. Реакцией на промах с топливом (или на короткие поездки зимой без прогрева) была детонация, засорение впускных клапанов и маслоприемника нагаром, падение компрессии, масложор, изредка — разрушение хрупких поршней с тонкими стенками. Нарекания в адрес турбин были малозначимые.

Мотор выпускали до 2012 года и ставили на множество автомобилей Volkswagen, Audi, Skoda и Seat. Затем ему на смену пришел 1.4 TSI нового поколения EA211, полностью переработанный. Злосчастную цепь ГРМ заменили привычным ремнем.

Брать или не брать?

Машины с турбомоторами часто выбирают адепты активной езды, потому при покупке ­бэушных машин требуется особое внимание. От приобретения техники с бензиновыми турбомоторами проблемного периода (примерно до 2011 года) лучше отказаться. Слишком большой заявленный пробег (от 200 000 км) намекает на предельный износ элементов двигателя, а за подозрительно маленьким (скажем, 50 000 км для десятилетней машины) могут скрываться годы простоя в ремонте — это если пробег не скручен. В любом случае полезна диагностика мотора и турбины.

С новыми автомобилями проще: пока действует гарантия, беспокоиться не о чем. Да и надежность турбомоторов подросла. Крайне интересно посмотреть на продажи в России потенциального бестселлера Renault Arkana, у которого альтернативу старому атмосфернику 1.6 составляет современнейший турбомотор 1.3 TCe (он же М282 в номенклатуре Мерседеса), представленный в 2017 году. Пока доля турбоверсий в общем объеме продаж Арканы составляет около 50 %. Значит, довольно скоро будет собрана статистика насчет надежности (или проблемности) этого мотора — и мы вернемся к теме.

7-минутная промывка двигателя Lavr для двигателей с турбонаддувом 450 мл Ln1002-L

• Объем: 0.45 л
• Применение: для ДВС

Все характеристики

4 шт. за 1 332 р.

В упаковке 4 штук
Цена за упаковку: 1 332 р.
Цена за ед. товара: 333 р.

Спишите до 151 р. бонусами Начислим 3 бонуса

• В вашем городе:35 шт.
  На складе: 35 шт.
• Самовывоз: сегодня, из 1 магазина
• Курьером: завтра, от 190 р.

7-минутная промывка двигателя Lavr для двигателей с турбонаддувом 450 мл Ln1002-L подходит для бензиновых и дизельных двигателей с с турбонаддувом. Эффективно и быстро растворяет загрязнения масляной системы.

Состав: базовый алифатический сольвент, корректор вязкости, ароматические углеводороды, спирт изопропиловый, краситель, антиокислительная добавка.

Технические характеристики

Преимущества

• Состав на основе уникального комплекса LAVR TOS/DET™ растворяет отложения на молекулярном уровне и максимально безопасно выводит загрязнения из масляной системы.
• Lavr для двигателей с турбонаддувом 450 мл Ln1002-L увеличивает срок службы нового масла на 10-20%.
• Препятствует закоксовыванию поршневых колец.
• Устраняет стук гидрокомпенсаторов и предотвращает залипание гидронатяжителей.
• Абсолютно безопасен для уплотнителей, сальников, манжет и полностью совместим со всеми видами моторных масел.

• *Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства. Указанная информация не является публичной офертой

Нашли ошибку в описании?

Этот товар из подборок

• для ДВС

• Россия — родина бренда
• Россия — страна производства

Информация об упаковке

• Единица товара: Штука
• Вес, кг: 0,41
• Длина, мм: 69
• Ширина, мм: 69
• Высота, мм: 174

Сервисное обслуживание

Поможем решить любую проблему с товаром

Устраним любую неисправность по гарантии. Срок указан без учета логистики

Обращайтесь за обслуживанием в авторизованные сервисы производителя

40 лет технологии турбонаддува: новая эра

В честь 40й годовщины дебюта первого автомобиля Ferrari с турбонаддувом в гонках Формулы-1 мы решили рассказать о современной технологии турбонаддува в новейших автомобилях бренда

Технология турбонаддува занимает достойное место в инженерных традициях Ferrari благодаря многочисленным победам и иконам Формулы-1, включая GTO и F40 в 1980-х. Однако за последние пять лет появилось новое поколение автомобилей Ferrari с турбонаддувом.

Такое изменение было вызвано новыми международными нормами по выбросу углеводорода. Однако инженеры Ferrari нашли новый подход к развитию технологии турбонаддува, позволивший им преодолеть традиционные ограничения, такие как турбо яма, низкие обороты и не такой потрясающий звук. При этом новое семейство двигателей Ferrari с турбонаддувом V8 – с множеством модификаций для каждого автомобиля из GT и спортивного классов – получило свойства двигателей без наддува, которые компания за последние двадцать лет довела до совершенства.

Инженеры бренда разработали силовые агрегаты, которые сочетали в себе качества классического двигателя Ferrari: динамичность, удивительную мощность, мгновенное ускорение на любых оборотах и пьянящий звук с преимуществами технологии турбонаддува, такими как сокращение выбросов и меньший расход топлива, высокая удельная выходная мощность и компактные размеры.

Преимущества новых двигателей сразу стали очевидны: California T 2014 года выдал на 70 л.с. больше мощности и на 49% увеличил крутящий момент по сравнению со своим безнаддувным предшественником, но выбросы CO2 были сокращены на 20%. Год спустя 488 GTB продемонстрировал многогранность нового семейства V8: с увеличенным 3,9-литровым двигателем он развивал 670 л.с. при 8000 оборотах в минуту, а время отклика на педаль составляло всего 0,8 секунды при 2000 оборотах в минуту.

488 GTB и California T стали первыми современными автомобилями Ferrari, получившими двигатели с турбонаддувом

Эти два двигателя имели разные характеристики, но были объединены общими принципами, которые не только обеспечивали беспрецедентные показатели, но и потрясающую чувствительность к изменению положения дроссельной заслонки и насыщенное звучание двигателя. Этого удалось достичь благодаря внедрению множества сложных технологий, не в последнюю очередь, компактных турбин с двумя спиралями, которые сокращали время раскрутки, уменьшая тем самым турбо яму и минимизируя время отклика. Плоский коленчатый вал и выхлопной коллектор с трубами одинаковой длины усиливали звучание сгорающего топлива и выхлопов, которое становилось все более мощным по мере увеличения оборотов двигателя.

Одной из самых инновационных функций стало Управление переменным наддувом. По мере повышения передачи двигатель наращивал крутящий момент. Создавалось ощущение все нарастающей мощи, как у безнаддувного двигателя, при оптимальном расходе топлива.

Традиционным ограничением для двигателей с турбонаддувом были низкие обороты, однако для семейства двигателей Ferrari V8 с двойной турбиной это не проблема

Двигатели семейства Ferrari V8 получили стремительное развитие с момента запуска California T, что привело к созданию таких силовых агрегатов, как удивительный двигатель 720 л.с., установленный в 488 Pista. Революционный двигатель Pista получил ряд элементов гоночного автомобиля 488 Challenge, включая высокотехнологичные турбины со встроенными датчиками оборотов и облегченные детали, благодаря которым вес автомобиля снизился на 18 кг. Инженеры заменили 50% деталей по сравнению с 488 GTB, что позволило достичь мгновенного отклика на педаль и получить Международную премию «Двигатель года» как «Лучший из лучших» за последние двадцать лет.

Инженеры Ferrari также разработали двигатели, отвечающие конкретным потребностям Portofino, F8 Tributo, Roma и Portofino M, а недавно представили новый 4,0-литровый V8 для SF90. Это двигатель с увеличенной мощностью, полностью переработанными впускной и выхлопной системами, турбинами, оснащенными электронно-управляемыми выхлопными трубами, а также более узкой головкой блока цилиндров с центральным толкателем и прямым впрыском топлива под давлением 350 бар – также впервые в линейке Ferrari V8.

Каждый элемент каждого из двигателей с турбонаддувом V8 Ferrari был тщательно разработан, что позволило создать силовой агрегат, достойный Гарцующей лошади

В результате удалось добиться выходной мощности в 780 л.с., эквивалентной 195 л.с. на литр, что еще раз отодвинуло пределы производительности, доступной для такого типа двигателей. В связке с тремя электрическими двигателями, силовая установка позволяла достичь невероятной мощности в 1000 л.с., а означает, SF90 задает абсолютно новый эталон производительности не только для линейки Ferrari, но и для своих конкурентов.

Скорость прогресса компании за последние пять лет просто удивительна.