Плюсы и минусы установки турбины на автомобили

Начну с того, что сегодня все больше и больше мировых автопроизводителей на своих моделях практикует установку турбированных двигателей. И речь идет не о дизелях, где турбина, безусловно, является обязательным элементом, а о бензиновых моторах. Другими словами, стало заметно, что простых атмосферных двигателей на бензине в последнее время становится все меньше.

Казалось бы, так и должно быть, ведь прогресс не стоит на месте, а турбомоторы хорошо известны своей высокой мощностью при сравнительно небольшом рабочем объеме. Однако на деле не все так просто. Водители и автомеханики делают отдельный акцент на том, что при выборе между атмосферным и турбированным двигателем будущему владельцу нужно хорошо подумать и взвесить все «за» и «против».
Далее мы рассмотрим основные преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя, а также поговорим о том, в каких случаях целесообразно купить такой мотор, а когда от подобного приобретения лучше полностью отказаться в пользу атмосферного ДВС.

Прежде всего, значительную популяризацию двигателей с турбонаддувом можно наблюдать именно в наши дни. При этом турбированный двигатель появился немного позже после того, как в широкие массы пошел и сам ДВС. Впервые силовую установку оснастили турбиной в 1905 г. Однако на легковые автомобили моторы с наддувом начали ставить только ближе к 1960 годам.

Что касается дизельного двигателя, турбокомпрессор медленно и уверенно приживался на такой технике, однако с бензиновыми аналогами ситуация сложилась с точностью до наоборот. Если коротко, турбомоторы на бензине по причине целого ряда индивидуальных особенностей не отличались особой надежностью, а также имели высокую начальную стоимость.

Вполне очевидно, что не только покупка, но также обслуживание и содержание этих ДВС получалось слишком дорогим. По этой причине бензиновый турбо двигатель до относительно недавнего времени являлся большой редкостью и обычно устанавливался только на дорогие версии премиальных моделей и спортивные авто.
Однако в дальнейшем развитие технологий и одновременное ужесточение экологических норм и стандартов заставило производителей вновь обратить внимание на турбокомпрессор для бензиновых ДВС. Результатом стало активное внедрение турбин на современные моторы.

Существует три способа увеличения подачи воздуха:

1)резонансный(в данном случае используется кинетическая энергия воздуха во впускном коллекторе, нагнетатель не нужен);

2) механический (воздух нагнетается при помощи компрессора, приводимого в действие от двигателя);

3)газотурбинный (для работы нагнетателя используется энергия отработавших газов).

Поскольку в первом случае нагнетатель не применяется, а повышенное давление воздуха создается за счет четко выверенной формы и длины впускного коллектора, резонансный наддув в рамках данной статьи рассматриваться не будет. Гораздо интереснее два других варианта турбонаддува.
наддув резонансный

МЕХАНИЧЕСКИЙ НАДДУВ

Использование компрессора – это один из способов увеличить подачу воздуха в цилиндры двигателя. Принцип его работы заключается в следующем: компрессор приводится в действие от шкива коленчатого вала, и начинает нагнетать воздух с первых секунд работы мотора.

Плюсы такой системы в том, что нагнетание воздуха происходит на любых режимах работы силового агрегата, в том числе при минимальных оборотах, а давление увеличивается с ростом оборотов коленвала. Кроме того, в случае использования компрессора отсутствует такое явление, как турбояма.
механический наддув
Разумеется, данное устройство наддува имеет и свои минусы. Самым главным недостатком является то, что на обеспечение работы нагнетателя расходуется часть мощности двигателя автомобиля, а значит, снижается его КПД. Помимо этого, механический наддув требует больше места для монтажа, нуждается в специальном приводе (для этого используется зубчатый ремень) и является источником повышенного шума.

Данный вид наддува появился раньше газотурбинного, но, несмотря на некоторую архаичность, его до сих пор можно встретить в современном автомобиле. Наиболее ярким примером может служить Мерседес, шильдик «compressor» на багажнике некоторых моделей этой марки указывает на то, что под капотом скрывается мотор, оснащенный системой механического наддува.

ГАЗОТУРБИННЫЙ НАДДУВ

Чаще всего моторы современных автомобилей оснащаются газотурбинными нагнетателями. Их устройство сходно с механическими компрессорами, различается лишь принцип действия – вместо зубчатого ремня работают выхлопные газы.

«Турбина включилась, и машине как будто пинка дали», — такое довольно часто можно услышать от автовладельцев, моторы машин которых имеют турбонаддув. На самом деле турбина – это только одна из составных частей всей системы, представляющая собой крыльчатку, жестко закрепленную на валу и приводящую в действие другую крыльчатку, также закрепленную на этом же валу. Устройство турбонаддува газотурбинного типа несколько сложнее.

Основными составными частями являются:

корпус;
две крыльчатки;
вал, на котором располагаются крыльчатки;
две улитки, в которых вращаются крыльчатки;
три подшипника скольжения (один упорный и два опорных);
перепускной клапан (необходим для стравливания избыточного давления).

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.

Турбированные бензиновые двигатели: сильные и слабые стороны

Итак, хорошо известно, что турбина на бензиновый двигатель или дизель позволяет нагнетать воздух в камеру сгорания принудительно и под давлением. Чем больше воздуха поступает в цилиндры, тем больше горючего можно сжечь, причем нет необходимости физически увеличивать размеры самой камеры сгорания.

Решение позволяет сделать такой мотор более мощным и приемистым, при этом двигатель получается компактным. Дело в том, что подобно объему, не нужно увеличивать количество цилиндров. Другими словами, не увеличиваются габариты силовой установки, а также не происходит значительного прироста в весе, однако мощность двигателя значительно возрастает.

Также следует отметить, что если сравнивать турбомотор с атмосферным аналогом, который имеет аналогичную мощность, агрегат с турбиной окажется более экономичным и экологичным по сравнению с безнаддувным вариантом.
Общий принцип работы турбокомпрессора состоит в том, что выхлопные газы, которые образуются во время работы двигателя, вращают турбинное колесо. За счет этого вращается и компрессорное колесо, которое нагнетает воздух во впуск.
В результате турбомотор становится мощнее атмосферных аналогов на 20-30% и более (что зависит от степени наддува). Турбированный двигатель способен обеспечить лучшие показатели крутящего момента, а также является более экологичным решением, так как топливо сгорает в цилиндрах более полноценно.

Читать еще: Шевроле круз неровно работает двигатель

Еще стоит отметить, что тяга у такого двигателя ровная и доступна на низких оборотах. Другими словами, отсутствует необходимость сильно раскручивать мотор для интенсивного ускорения или быстрого старта с места.

Итак, в списке основных плюсов можно выделить:

Компактность и вес;
Сниженную токсичность;
Меньший расход горючего;
Высокий показатель крутящего момента;
Ровную «полку» момента в широком диапазоне оборотов;

Минусы турбированных двигателей на бензине

Прежде всего, установка турбонаддува предполагает более сложную конструкцию ДВС. Даже с учетом того, что сама турбина по размерам небольшая и является готовым решением в корпусе, в общей схеме обязательно присутствуют дополнительные элементы в виде интеркулера и ряда других устройств. Сам турбодвигатель также дороже в производстве, так как высокие нагрузки предполагают использование более прочных и жаростойких деталей.

Также не следует забывать о некоторых сложностях в эксплуатации данного типа ДВС. Отметим, что бензиновые двигатели с турбиной имеют более высокую склонность к появлению детонации. Это значит, что моторы весьма чувствительны к качеству топлива, особенно если принимать во внимание ситуацию на территории СНГ.
То же самое можно сказать и о моторном масле. Выбор масла для турбированного двигателя ограничивается небольшим списком, в который входят специальные масла. Более того, масло и фильтры нужно менять чаще (желательно каждые 5-6 тыс. км.). Дело в том, что масло из двигателя также смазывает турбину, которая, в свою очередь, сильно разогревается.

Не трудно догадаться, что при высоких температурах смазочный материал быстро теряет свои свойства. Также в обязательном порядке необходимо регулярно менять воздушный фильтр, так как его загрязнение сразу приводит к ощутимому снижению производительности турбокомпрессора и ДВС.

Еще в рамках практической повседневной эксплуатации турбодвигатели обычно расходуют больше бензина, так как водитель привыкает ездить более динамично с учетом возможностей такого мотора.

Главным же минусом можно считать срок службы самого турбокомпрессора, причем на бензиновых двигателях ресурс турбины заметно ниже, чем на дизелях. Причина — более высокие температуры отработавших газов. Стоимость качественной турбины составляет, в среднем, от 1000 у.е. и более.
Что касается ремонта, далеко не каждый сервис способен выполнить эту работу грамотно с предоставлением официальных гарантий, а также сама сумма квалифицированного ремонта турбин может доходить до 40-60% от ценника за новую деталь.

Еще следует отметить, что на многих двигателях с наддувом присутствует эффект так называемой турбоямы. Под турбоямой следует понимать характерный провал, когда машина сначала достаточно «вяло» реагирует на нажатие педали газа и не разгоняется, а потом появляется резкий подхват.

Наконец, ресурс самих двигателей с турбонаддувом зачастую небольшой и оставляет, в среднем, около 200-250 тыс. км. до капитального ремонта. При этом качественно отремонтировать турбомотор получается заметно дороже, чем простой рядный атмосферник.

Какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, описание различий

Автолюбители сталкиваются с вопросом, какому автомобилю отдать предпочтение, атмосферный или турбированный двигатель должен быть на нем установлен, что лучше будет для новой машины.

Атмосферные силовые агрегаты

Автомобильные двигатели, конструктивно не оборудованные турбонагнетателем, относятся к атмосферному виду. В отличие от турбированного, такой мотор работает при давлении, равном атмосферному.

Воздушные массы затягиваются в систему фильтрации силового агрегатапри помощи поршней. Поступая в инжектор либо карбюратор, воздух равномерно смешивается с капельками бензина или дизельного топлива. Полученная топливовоздушная смесь готова к воспламенению.

Основные преимущества и недостатки атмосферных двигателей

Атмосферники обладают следующими неоспоримыми достоинствами:

Конструкция бензинового атмосферного двигателя отличается простым строением, что существенно облегчает ремонтные работы, снижает временные затраты и материальные расходы на его восстановление.
Высокий ресурс (более, чем в два раза) обеспечен благодаря эксплуатации автомобиля при небольших нагрузках.
Уменьшение потребления моторного масла, т. к. отсутствуют дополнительные устройства, требующие тщательную смазку.
Отсутствие повышенных требований к качеству масла, возможность широкого использования минеральных, полусинтетических и синтетических сортов моторных масел. Стоит отметить, что чрезмерная экономия на качестве масла отражается на длительности срока службы мотора.
Пониженные требования к качеству потребляемого топлива.

К недостаткам атмосферных силовых агрегатов можно отнести следующие моменты:

большая масса всего агрегата;
увеличенный расход бензина и дизельного топлива;
мощность двигателя меньше, чем у турбированного мотора с подобным объемом;
невозможность поддерживать заданную мощность при поездках в гористой местности, т. к. там разреженный воздух имеет низкое давление;
автомобили, оборудованные атмосферниками, имеют худшую динамику, чем их собратья с установленным турбонаддувом.

Атмосферники относятся к относительно дешевым и долговечным моторам. Хоть онималооборотисты, не выдерживают больших нагрузок, однако, их долговечность побила все рекорды.

Простота и неприхотливость, дешевизна обслуживания, нечастая замена масла и прочие достоинства позволяют настаивать на том, что лучше использовать силовые агрегаты данного вида. Атмосферные моторы пользуются большой симпатией у автовладельцев.

Описание двигателей, оборудованных турбонаддувом

В отличие от атмосферных,турбированныесиловые агрегаты снабжены дополнительными устройствами — турбинами. В моторданного вида воздушные массынагнетаются при помощи турбины. Прямое назначение турбины — нагнетать сжатый воздух в рабочие цилиндры двигателя. В таких силовых агрегатах камеры сгорания имеют возможность наполняться сжатым воздухом значительно большего объема.

Повышенное содержание кислорода в топливной смеси приводит к улучшению таких характеристик:

более качественно происходит процесс сгорания;
увеличивается мощность мотора;
усиливается крутящий момент;
улучшается динамика автомобиля.

Принцип действия турбированных двигателей

Силовые агрегаты, снабженные турбонаддувом, имеют конструктивные отличия по сравнению с подобными моторами атмосферного типа. Главное свойство турбированных движков — это наличие в их конструкции турбокомпрессоров. Турбокомпрессор состоит изспециального вентилятора и турбины. Подключение компрессора к выхлопной системе обеспечивает подачу отработанных газов на лопасти турбины.

Напор подаваемых газов способствует раскручиванию турбины и лопастей вентилятора компрессора. При помощи работы компрессора газы под высоким давлениемзакачиваются в камеру сгорания.

Добавочный объем и повышенное давление воздуха способствуют полному сгоранию топливовоздушной смеси, что приводит к существенному увеличению мощности мотора. Вывод: при сохранении объема камеры сгорания турбированный силовой агрегат способен вырабатывать большее количество лошадиных сил в отличие от атмосферного.

Интеркуллер не заменяет обычную систему охлаждения и даже не дополняет ее. Интеркуллер охлаждает воздух, который разогревается в турбине и снижает ее эффективность.

Зачастую этот узел оборудуется дополнительным вентилирующим механизмом для усиления охлаждающего эффекта.

Плюсы и минусы турбированных движков

Как любое устройство, турбированный двигатель обладает определенными преимуществами и недостатками. В список достоинств данного двигателя входят следующие пункты:

Существенное повышение мощности, а также крутящего момента двигателя на 70% по сравнению с атмосферным аналогом, что является основной целью конструктивного изменения агрегата.
Уменьшение расхода бензина или дизтоплива из расчета на единицу мощности.
Улучшение экологических характеристик выхлопных газов благодаря работе турбокомпрессора, а также наиболее полномусгоранию топливовоздушной смеси в цилиндрах.
Снижение уровня шума.
Универсальность конструкции турбированного двигателя как бензинового, так и дизельного, что позволяет устанавливать его на авто любых марок. Монтаж силового агрегата данного вида возможен с использованием прежних крепежных элементов.

Читать еще: Давление масла в двигателе 4hg1

К основным недостаткам данных моторов относятся такие эксплуатационные минусы:

сложность конструкции, создающая трудности при эксплуатации;

необходимо постоянно менять моторное масло, заливаемоекак в картер двигателя, таки в турбину, а также регулярно отслеживать его качество;
частая замена воздушных и масляных фильтров;
повышенные требования к качеству бензина и дизтоплива, которые должны иметь высокую степень очистки;
увеличение общего расхода топлива;
высокая стоимость ремонта турбированного двигателя;
необходимость работы двигателя на холостых оборотах перед отключением, чтобы продлить ресурс самой турбины.

При оценке всех плюсов и минусов напрашивается вывод, что эффективность и мощность турбированных моторов существенно выше атмосферных силовых агрегатов со схожим объемом. Обладателям машин с таким двигателем необходимо внимательно следить за мотором своего авто.

Только при таком отношении силовой агрегат с турбонаддувом способен обеспечить высокую эффективность на всех режимах при любых дорожных условиях.

Какому двигателю отдать предпочтение

При выборе наиболее подходящей модели автолюбители должны внимательно ознакомиться с конструктивными особенностями, преимуществами и недостатками рассматриваемых двигателей. Что должно находиться под капотом новой машины, атмосферный двигатель или турбированный?

Если нужен автомобиль с лучшей динамикой и высокой мощностью, то хороший вариант — это автомобиль, оборудованный турбонаддувом. При этом придется столкнуться с максимальными затратами на приобретение качественного бензина либо дизельного топлива, моторного масла, а также срасходами на эксплуатационный уход.

Машина с установленным атмосферным силовым агрегатом будет отличаться более высоким ресурсом и недорогим обслуживанием. Такой вариант подходит для покупателей, располагающих небольшим бюджетом.

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. »

Читать еще: Шаговый двигатель мощность и обороты

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.

Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы турбированных двигателей.

Для повышения эффективности двигателя может применяться весьма эффективная система, которая носит название двигатель с турбонаддувом. Применение системы подобного плана способствует не только увеличению мощности двигателя, но и позволяет экономить топливо при его работе. При этом токсичность отработанных газов значительно снижается.

Что такое турбонаддув?
Как работает двигатель с турбонаддувом?
Из чего состоит система турбонаддува?
Минусы турбированных двигателей

Что такое турбонаддув?

Турбонаддув — система принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя, в следствии чего в камеру сгорания попадает большее количество топливно-воздушной смеси. Увеличение количества топливно-воздушной смеси повышает среднее эффективное давление в цилиндрах, что приводит к существенному увеличению мощности двигателя при его неизменных конструктивных параметрах. Работает двигатель с турбонаддувом за счет использования энергии отработавших газов либо за счет приводного нагнетателя, который жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

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.

Из чего состоит система турбонаддува?

Конструктивно в состав устройства турбонаддува входит турбокомпрессор, интеркулер, устройство, регулирующее давление наддува и другие узлы. Однако первую скрипку в такой конструкции играет турбокомпрессор. При помощи него и обеспечивается рост давления в системе впуска воздуха.

Воздушные массы необходимо каким-то образом охлаждать. Для этой цели в конструкции предусмотрен интеркулер. Охлаждая сжатый воздух, поступающий из компрессора, он способствует повышению его плотности. В результате этого увеличивается давление. Конструктивно он представляет собой радиатор, причем тип его может быть как жидкостный, так и воздушный.

Система управляется посредством регулятора наддува. Он представляет собой не что иное, как перепускной клапан. Основное предназначение его состоит в ограничении давления отработанных газов. Они не все направляются на турбинное колесо: определенное их количество идет мимо него. При этом давление наддува становится оптимальным. Клапан приводится в действие с помощью пневматики или электричества. Датчик посылает сигналы, в результате чего наблюдается срабатывание клапана.

Предусматривается и предохранительный клапан. Дроссельная заслонка может резко закрыться, что обусловит резкий скачок воздуха. Работа этого клапана и состоит в защите от подобных действий.

В случае агрегатов достаточно большой мощности применяется система, предполагающая два параллельных турбокомпрессора.

Если турбины на силовой агрегат устанавливаются последовательно, то это обеспечивает повышение производительности за счет работы различных турбокомпрессоров при разной частоте вращения мотора. Разработчики на месте не стоят, а стараются идти вперед. При этом он вместо двух устанавливает три и даже четыре последовательных турбокомпрессора.

Минусы турбированных двигателей

В целом все минусы турбонаддува состоят в слудующем:

Увеличенный расход топлива. При равных объемах, двигатель с турбонаддувом будет потреблять больше топлива примерно на 20%, но и выдавать лошадиных сил на 70% больше. Для кого то это может быть плюсом, но большинству автовладельцев это может быть и не нужно.
Ресурс турбо двигателя. Поскольку по мощности двигатель становится сильнее, а характеристики общего плана остаются неизменными, происходит износ весьма интенсивного характера основных узлов. Результатом этого является уменьшение ресурсных возможностей двигателя.
Масляное голодание. К недостаткам можно отнести и то, что снижается устойчивость к износу поршневой группы. Ресурс самой турбины существенно снижается. Этому способствует то, что давление со стороны картерных газов возрастает. Если работа в таких условиях наблюдается продолжительное время, то может возникнуть «масляное голодание». Оно в свою очередь может привести к поломке турбокомпрессора. Проблемы со стороны такого важного узла могут обусловить поломку самого мотора.
Турбояма и турбо подхват. Существуют такие понятия, как турбояма и турбо подхват. Первая имеет место в ситуациях, когда резко нажимают на педаль газа. Когда происходит преодоление турбоямы, резко увеличивается давление турбонаддува. О явлении турбоямы мы уже писали ранее в статье, кому интересно, можете почитать.
Качественное топливо и масло. Заправлять придется топливо только самого высокого качества, в противном случае турбина может очень быстро умереть. Помимо этого, использование турбин предполагает наличие моторных масел особых сортов. При этом сроков обслуживания непременно надо придерживаться в соответствии с рекомендациями производителя. Высокие требования при этом предъявляются и к воздушному фильтру, который менять придется в 2 раза чаще, чем на атмосферном двигателе.
Дорогостоящий ремонт и обслуживание. Конструкция и устройство турбины довольно сложны и применяются там только качественные материалы, поэтому и стоимость их не маленькая. А если к этому прибавить и дороговизну самой работы, то общая стоимость обслуживания и ремонта выходит круглой суммой. Так, например, стоимость капитального ремонта турбины в хорошем сервисе может составлять от 1000 до 1500 долларов США.

Не смотря на все сказанные минусы, двигатели с турбонаддувом — это будущее автомобилестроения на основе двигателей внутреннего сгорания(мы считаем что реальное будущее все же за автомобилями с электродвигателями). На текущий момент самые совершенные системы турбонаддува считаются двигатели TSI (Volkswagen) и TFSI (Audi). Но не сильно отстают и японские производители, такие как EJ20 (Subaru), 13B-REW (Mazda), RB26DETT (от Nissan), 2JZ-GTE (Toyota), 4G63 (Mitsubishi) и т.д.