Содержание
Почему турбированный двигатель автомобиля лучше, чем обычный?
Привычные атмосферные бензиновые двигатели, которые раньше демонстрировали престижность и высокий класс автомобиля, сегодня вытесняются турбированными моторами. Наддувные движки даже с маленьким объемом позволяют развить высокую скорость. При этом российские автовладельцы все еще не доверяют турбомоторам. Мы сравним турбированные движки и атмосферные, чтобы понять, какие из них лучше.
Чем отличается современный турбодвигатель от атмосферного
Различие этих двух вариантов моторов заключается в технологии поступления воздуха. В атмосферном силовом агрегате воздух проходит туда, где наблюдается более низкое давление. Он проникает в цилиндры под влиянием разрежения, которое создается на такте впуска. Поршень притягивает воздух.
Надувные силовые агрегаты работают по другой схеме. Чтобы в цилиндры попал воздух, применяется принудительный наддув. На впуске установлен своеобразный вентилятор.
Чтобы мощность силового агрегата увеличилась, в нем должно сгореть как можно больше топлива. Вызвать сгорание горючего может большой объем воздуха. На 1 л топлива требуется примерно один куб. м воздуха. Добиться этого можно двумя способами:
-
сделать ДВС больше. Несколько лет назад конструкторы пытались использовать эту схему и увеличивали объемы цилиндров и их количество. Так были созданы двигатели W12 и V16, имеющие объем 100 л. Но такая схема оказалась нецелесообразной, поскольку в итоге мотор получался очень тяжелым;
-
повысить объем сжигаемого топлива без расширения объема движка. Эта технология более целесообразна. Она предполагает принудительный наддув воздуха в цилиндре.
Рассмотрим принцип работы турбокомпрессора, на основе которого в цилиндры нагнетается много воздуха:
-
Воздух нагнетается в воздушный фильтр, а затем на турбокомпрессор.
-
После этого он сжимается и повышает объем кислорода. При сжатии воздушных масса происходит их нагрев, что уменьшает плотность воздуха.
-
Из турбокомпрессора воздух передается в интеркулер, где он охлаждается. После восстановления температуры повышается его плотность, что еще и сокращает риск детонации ТВС.
-
После этого воздух переходит через дроссель во впускной коллектор, а затем поступает в цилиндры силового агрегата. Кислорода в нем оказывается намного больше, чем в «атмосфернике». Большой объем кислорода дает возможность сжигать огромное количество горючего. В результате этого мощность двигателя увеличивается.
-
После сгорания ТВС выходит в выпускной коллектор, а затем горячей воздушный поток оказывается в турбине.
-
В процессе прохождения через турбину отработанные газы поворачивают вал турбины. Так происходит сжатие воздуха. Температура выхлопных газов становятся ниже, снижается давление, поскольку некоторое количество энергии тратится на поддержание функционирования компрессора.
В зависимости от вида движка и его комплектации турбокомпрессор может быть оборудован различными элементами:
-
blow-off. Это перепускной клапан, который предотвращает переход компрессора на режим Surge. Если дроссель внезапно закрывается, скорость воздушного потока в системе стремительно сокращается. При этом турбина еще поворачивается по инерции некоторое время с той же скоростью. Это приводит к перепадам давления за компрессором. Режим Surge может привести к поломке опорных подшипников турбины. Blow-off определяет момент внезапного закрытия заслонки и уводит в атмосферу лишнее давление, защищая турбокомпрессор от поломки;
-
wastegate. Это механический клапан, который контролирует давление, производимое турбокомпрессором. Большое количество бензиновых движков работает с Wastegate. Главной задачей этого клапана является создание свободного выхода выхлопов из системы, исключая прохождения через турбину. Это позволяет отслеживать энергию газов, регулировать давление наддува.
Почему турбодвигатель лучше, чем обычный
Современные турбодвигатели автомобилей имеют множество плюсов:
-
Хорошие показатели крутящего момента. Разгон автомобиля с любым видом коробки передач зависит от того, насколько быстро движок может достичь наивысшей мощности. Важно, чтобы мотор на маленьких оборотах мог обеспечивать хороший крутящий момент. Современные турбо двигатели изготавливают так, что повышенное давление наддува создается достаточно быстро. В итоге даже на невысоких оборотах можно получить отличный крутящий момент. Поскольку рост крутящего момента может вызвать высокую нагрузку на двигатель, в работу включается перепускной клапан. Он направляет потоки воздуха в обход турбины. Получается ровная полка крутящего момента. В «атмосфернике» такая полка отсутствует, поскольку тяга зависит от оборотов движка. Атмосферные движки на невысоких оборотах обеспечивают не такой же высокий крутящий момент, для получения хорошей динамики его нужно постоянно увеличивать.
-
Низкий расход топлива. Часть энергии отработанных газов атмосферных двигателей выходит вместе с выхлопами. В современном наддувном моторе используется давление и температура отработанных газов. Это экономит энергию и позволяет автомобилю развивать высокую скорость. Процесс заполнения цилиндров горючим полностью контролирует электроника. Наполнение атмосферных моторов зависит от температуры воздуха снаружи, оборотов коленвала, атмосферного давления и т.д.
-
Меньший вес. Поскольку турбомоторы имеют не очень большой объем, их масса невелика. При этом турбодвигатель обеспечивает высокую мощность.
Можно уверенно сказать, что новые турбодвигатели значительно превосходят атмосферные. И все же большинство выпускаемых легковых авто оборудуются старыми «атмосферниками». Это объясняется несколькими недостатками турбомоторов:
-
небольшой ресурс турбин. Как правило, турбина бензинового мотора служит до 150 тыс. км. Ее ремонт обходится дорого;
-
работа двигателя в неблагоприятных условиях. Поскольку давление и температура в цилиндрах турбины выше, это ускоряет износ мотора;
-
нестабильная тяга. На старых наддувных движках турбине требовалось некоторое время, чтобы заставить вращаться крыльчатку. Но новые технологии решили эту проблему.
Если вы приобретаете новое авто, выбирайте его с турбированным двигателем. Оно будет более экономичным и мощным. При бережной эксплуатации мотор долго не выйдет из строя. Если вы приобретаете подержанную машину, учитывайте пробег и состояние движка. Если автомобиль уже проехал 100 000 км, есть смысл заменить двигатель turbo на новый.
Приобрести новые и подержанные автомобили с турбированными двигателями можно у официального дилера РОЛЬФ. Компания предлагает широкий портфель брендов. Клиенты могут воспользоваться программой лояльности или выгодно оформить автокредит, подобрать оптимальную программу страхования. РОЛЬФ – лидер рынка и надежный партнер для клиентов.
25.08.2022
Турбированный двигатель: плюсы и минусы
Современные автопроизводители в последнее время всё чаще устанавливают на свои модели турбированные двигатели взамен атмосферных. Казалось бы, это логично, поскольку турбонаддув придаёт мотору дополнительную мощность при сохранении небольшого рабочего объёма, но на деле всё не так просто. Поэтому специалисты советуют изучить плюсы и минусы турбированного двигателя и проанализировать особенности его эксплуатации, прежде чем приобретать автомобиль.
Содержание
1 Что такое турбированный двигатель в автомобиле
1.1 Конструктивные особенности
2 Плюсы и минусы
2.1 Преимущества
2.2 Недостатки
3 Какой двигатель лучше: атмосферный или турбированный
3.1 Видео: турбо- и атмосферный моторы: в чём разница?
Что такое турбированный двигатель в автомобиле
Первые турбированные двигатели были сконструированы ещё в 1905 году, однако на легковые автомобили их начали устанавливать во второй половине 20-го века. Турбонаддув – система нагнетания в цилиндры атмосферного двигателя дополнительного воздуха, вследствие чего происходит повышение среднего эффективного давления в цилиндрах. Это увеличивает мощность мотора без внесения изменений в его конструкцию. Работу мотора с турбонаддувом обеспечивает приводной нагнетатель, использующий энергию отработанных газов. Они приводят в движение колесо турбины, которая в свою очередь вращает колесо компрессора с помощью роторного вала. Компрессорное колесо сжимает воздух, который нагревается, а после поступления в интеркулер охлаждается и подаётся в цилиндры.
Это важно! Энергия отработанных газов растёт по мере увеличения числа вращения движка. Чем интенсивнее работает мотор, тем больше становится энергетический потенциал и растёт подача сжатого воздуха.
До недавнего времени двигатели с турбонаддувом устанавливались исключительно на дорогостоящие спортивные модели автомобилей. Но, по утверждению маркетологов, в настоящее время доля моделей с такими моторами стремительно увеличивается, и турбина становится практически обязательным элементов престижных марок авто.
Турбины устанавливают гораздо чаще на дизельных двигателях, чем на бензиновых
Производители машин делают акцент на том, что турбодвигатели беспощадно теснят «атмосферники», и большинство покупателей хороших машин предпочитают именно такой тип двигателя. Но так ли хорош турбомотор, как это расписывают конструкторы и инженеры автопредприятий? Чтобы сделать выводы, стоит рассмотреть его конструктивные особенности и поближе познакомиться с принципом действия.
Конструктивные особенности
Система турбонаддува состоит из компрессора, интеркулера, регулятора давления наддува и других узлов. Главная деталь – турбокомпрессор, регулирующий рост давления в системе впуска воздуха. Интеркулер охлаждает воздух и повышает его плотность.
Схема движения воздуха во время работы турбированного двигателя
Всей системой управляет регулятор наддува. Это перепускной клапан, ограничивающий давление отработанных газов. Отсекая некоторое их количество, клапан делает давление наддува оптимальным.
Турбокомпрессор работает следующим образом:
- Воздух проходит через воздушный фильтр и поступает во входное отверстие.
- Происходит сжатие воздуха, и в нём увеличивается содержание кислорода. Воздух нагревается, и его плотность снижается.
- Массы воздуха покидают турбокомпрессор и попадают в интеркулер, в котором происходит охлаждение.
- Сжатый воздух проникает через дроссель и впускной коллектор в цилиндры мотора.
- Часть выхлопных газов, образовавшихся при сгорании топлива в цилиндрах, передаётся турбодвигателем назад в коллектор турбины. Этот поток воздуха запускает движение вала, на противоположном конце которого расположен компрессор. Здесь начинается повторное сжатие воздуха.
Схема турбокомпрессора
Это важно! Результат работы турбонаддува – увеличение уровня сжатия кислорода при сохранении объёма цилиндров. За один такт работы турбомотор сжигает больше топливной смеси, чем атмосферный двигатель того же объёма.
Плюсы и минусы
Турбированные двигатели имеют свои сильные и слабые стороны, поэтому верить заявлениям автопроизводителей об их однозначном преимуществе не стоит. Прежде чем принимать решение о выборе машины, оснащённой турбонаддувом бензинового двигателя, стоит взвесить все «за» и «против».
Преимущества
Главное достоинство турбированного мотора – его повышенная мощность, и в этом с производителями нельзя не согласиться. По мощности при аналогичном объёме цилиндров агрегат превосходит атмосферные моторы на 20–30%. Дополнительные плюсы установки на мотор турбонаддува состоят в следующем:
- Повышение эффективности работы за счёт оптимизации процесса сгорания безвоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому расход топлива на обеспечение работы аналогичного количества атмосферного мотора лошадиных сил значительно снижается.
- Уменьшенный уровень шума и вибрации во время движения.
- Экологичность. Эффективное сгорание топлива внутри цилиндров значительно уменьшает количество выбросов в атмосферу через выхлопную трубу. Специалисты утверждают, что введение в Европе и США новых норм токсичности выхлопа увеличило производство автомобилей с турбированными бензиновыми двигателями на 25%.
- Компактные размеры. Мотор на трёх и даже двух цилиндрах по мощности сопоставим с четырёхцилиндровым «атмосферником». Благодаря оптимальным размерам такой двигатель имеет большее число вариантов расположения в автомобиле.
Недостатки
При всех своих достоинствах турбонаддув имеет и некоторые негативные стороны:
- Повышенная чувствительность к качеству топлива. Отсюда вытекает необходимость использования бензина более высокого класса. Турбированный двигатель быстро выйдет из строя, если заставлять его работать на 92 бензине.
- При активном использовании турбины расход топлива увеличивается в 1,5 раза. Любители езды в стиле «газ в пол» будут заполнять бак своего автомобиля в два раза чаще.
- Необходимость частой замены масла. Смазка добавляется в мотор и непосредственно в турбокомпрессорную установку, поэтому его расход увеличивается. Требования к марке масла также довольно жёсткие: можно использовать только качественные марки синтетики, стоимость которых на порядок выше минеральных или полусинтетических смазок. К этому стоит добавить необходимость частой замены масла: каждые 8 000 километров. В то время как в атмосферных двигателях процедуру можно проводить через 12 и даже 15 тысяч километров. Несвоевременная замена масла и фильтров приведёт к изменению параметров турбины и скорому выходу её из строя.
- Дорогостоящий ремонт. Комплектующие для турбированных моторов имеют достаточно высокую цену, поэтому их ремонт требует значительного вложения средств. Стоимость ремонта возрастает дополнительно из-за отсутствия квалифицированных работников СТО. Отремонтировать мотор с турбонаддувом возьмутся не на каждом автосервисе, а за квалификацию мастеров придётся заплатить на 40–50% больше. Капитальный ремонт двигателя с турбонаддувом требуется каждые 150–200 тысяч километров пробега.
- Особенности эксплуатации. Машину с турбодвигателем нужно правильно заводить и глушить. После запуска двигатель должен поработать вхолостую, причём, чем автомобиль старше, тем «прогон» нужен более длительный. После остановки автомобиля также нельзя сразу глушить мотор.
- Проявление эффекта «турбоямы». Так именуют характерный провал, когда машина вяло реагирует на нажатие педали газа. Двигатель «не тянет» на низких оборотах, в результате машина не может резко тронуться с места. При интенсивном движении и непростой дорожной обстановке в мегаполисах это достаточно опасное явление. Конструкторы предлагают для решения проблемы устанавливать на мотор две турбины, одна из которых будет работать на малых оборотах за счёт оснащения электроприводом. Это снизит риск возникновения «турбоям», но дополнительно увеличит стоимость двигателя и одновременно снизит его надёжность.
Турбированный двигатель чаще подвергается дорогостоящему ремонту и требует высококачественного топлива
Это важно! Новейшие автомобили почти избавлены от недостатка, связанного с «турбоямами» за счёт установки турбин с изменяемой геометрией. Но идеальной остроты отклика во время дозирования тяги в процессе дросселирования, которая свойственна атмосферным моторам, конструкторам добиться пока не удаётся.
Какой двигатель лучше: атмосферный или турбированный
Долгий спор поклонников атмосферных и турбированных двигателей далёк от логического завершения. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки. Не дают перевесить какой-либо чаше весов постоянные разработки инженеров и конструкторов, добавляющие преимущества то одному, то другому варианту.
Большинство автовладельцев сходятся во мнении, что атмосферный двигатель, хоть и уступает по мощности турбированному, но всё-таки более надёжен в эксплуатации. Он неприхотлив в выборе марки бензина и масла, может быть отремонтирован в любой автомастерской. Для турбированных моторов такие «вольности» не допустимы.
Турбированный мотор – дорогое удовольствие: он требует большего внимания, тщательного ухода, правильной эксплуатации. Сама турбина, даже при соблюдении всех рекомендаций по эксплуатации, обладает ограниченным ресурсом работы и через достаточно непродолжительный срок требует замены.
Поэтому выбирать вариант мотора необходимо по собственным материальным возможностям. Атмосферный вариант предпочтителен для автовладельцев, ограниченных в бюджете и не готовых вкладывать в машину значительные средства. Обслуживание, эксплуатация и ремонт «атмосферника» явно проще и дешевле.
Турбированный двигатель – правильный выбор для тех, кто во главу угла ставит мощность мотора и динамику передвижения. Хотя такой мотор может доставить немало проблем и расходов в процессе эксплуатации.
Немаловажный фактор выбора мотора – стиль езды автовладельца. Для водителя, предпочитающего спокойное передвижение двигатель с турбонаддувом – бесполезная «фишка». В этом случае затраты на мотор повышенной мощности не оправданы, ведь турбина не будет выполнять свои функции. Но даже без использования силовой установки по назначению, обслуживать её придётся по правилам, а значит, попросту выбрасывать деньги на ветер.
Специалисты советуют при покупке машины с турбиной останавливать выбор на новых моделях. Только в этом случае можно быть уверенным, что агрегат правильно обслуживался и эксплуатировался. Автомобиль, с «убитой» предыдущим владельцем турбиной, доставит в разы больше проблем, чем удовольствия от езды на нём.
Видео: турбо- и атмосферный моторы: в чём разница?
Увеличение в современных условиях количества автомобилей с турбированными двигателями касается, прежде всего, дизельных агрегатов. В настоящее время почти все дизельные моторы снабжены турбонаддувом, поскольку именно эта деталь придаёт мотору на дизтопливе достойные эксплуатационные характеристики.
С турбо-бензиновыми моторами дело обстоит иначе. Большинство автопроизводителей продолжают выпускать модели с простыми атмосферными двигателями, и только в некоторые линейки добавляют турбомоторы на бензине. Меньше всего таких моделей на дорогах в странах СНГ. Объясняется это отсутствием спроса и политикой автодилеров, которые стараются оградить себя от возникающих при эксплуатации машин проблем и выполнения гарантийных обязательств. Продавцы учитывают низкое качество бензина и отсутствие на территории СНГ достаточного количества высококвалифицированных автослесарей.
Ответ на вопрос, стоит ли покупать бензиновый автомобиль, оснащённый турбиной, зависит от планов автолюбителя. Если на машине планируется покататься 3–5 лет и пройти 150–200 тысяч километров, при достаточном количестве свободных средств, почему бы и нет. Но тем покупателям, которые не готовы переплачивать за мощность и тратиться на дорогостоящее обслуживание автомобиля, лучше остановить выбор на традиционном «атмосфернике».
От покупки подержанного авто с турбонаддувом стоит однозначно отказаться, памятуя об ограниченном ресурсе турбины. Такие модели часто приобретают молодёжь и «гонщики», которые «укатывают» мощную машину и практически не ухаживают за нею по правилам. После использования агрегата на «всю катушку» им проще продать его, чем вкладываться в ремонт. Приобретённый «с рук» автомобиль с турбированным бензиновым двигателем стопроцентно доставит массу хлопот новому владельцу.
- Автор: OKM
- Распечатать
Оцените статью:
(6 голосов, среднее: 5 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Что такое турбокомпрессор и как он работает?
Блог
22 сентября 2016 г.
Турбокомпрессор представляет собой устройство, установленное на двигателе транспортного средства и предназначенное для повышения общей эффективности и повышения производительности. Именно по этой причине многие автопроизводители выбирают турбонаддув для своих автомобилей. Новые Chevrolet Trax и Equinox предлагаются с двигателями с турбонаддувом, и со временем ими будет оснащаться все больше и больше автомобилей.
Хотите знать, что такое нагнетатель? Перейдите по этой ссылке
Как это работает?
Турбина состоит из двух половин, соединенных валом. С одной стороны, горячие выхлопные газы вращают турбину, соединенную с другой турбиной, которая всасывает воздух и сжимает его в двигателе. Это сжатие дает двигателю дополнительную мощность и эффективность, потому что чем больше воздуха может попасть в камеру сгорания, тем больше топлива можно добавить для большей мощности.
Преимущества
В дополнение к дополнительной мощности, турбокомпрессоры иногда называют устройствами, которые предлагают «бесплатную мощность», потому что, в отличие от нагнетателя, для его привода не требуется мощность двигателя. Горячие и расширяющиеся газы, выходящие из двигателя, приводят в действие турбонагнетатель, поэтому полезная мощность двигателя не расходуется. Двигатели с турбонаддувом также не подвержены такому воздействию, как двигатели без наддува, когда они работают на больших высотах. Чем выше на высоту поднимается безнаддувный двигатель, тем труднее ему становится получать кислород из-за разрежения атмосферы. Турбокомпрессор решает эту проблему, потому что он нагнетает кислород в камеру сгорания двигателя, иногда под давлением, в два раза превышающим атмосферное.
Турбокомпрессоры также улучшают топливную экономичность автомобиля, однако существует неправильное представление о транспортных средствах с турбонаддувом и топливной экономичности. Взятие безнаддувного двигателя и установка на него турбокомпрессора не улучшит эффективность использования топлива. Способ, которым производители улучшают эффективность использования топлива с помощью турбонаддува, заключается в уменьшении размера двигателя, а затем в его турбонаддуве. Например, возьмите 2,5-литровый рядный 4-цилиндровый безнаддувный двигатель и уменьшите рабочий объем до 1,4 л, а затем установите на него турбокомпрессор. Двигатель меньшего размера с турбонаддувом по-прежнему будет иметь те же характеристики (или немного лучше), но из-за меньшего рабочего объема он также будет потреблять меньше топлива.
Похожие статьи
General Motors развлекает и информирует Netflix об электромобилях
2.7L I-4 Chevy & GMC Truck Engine Основы
Зависит ли североамериканский рынок электромобилей от литиевого рудника в Квебеке?
GM Canada модернизирует сборочный завод CAMI
Получите Chevrolet Camaro Z/28 1969 года выпуска всего за 209,99 долларов… от Lego
Новые автомобили Chevrolet и GMC теперь оснащены автомобильной информационно-развлекательной системой Android
Советы по предотвращению кражи топлива из вашего автомобиля
Как сделать ваш автомобиль более экономичным
Что такое нагнетатель и как он работает?
Лучшие автомобили GM «Снова в школу»
Недостатки
Турбокомпрессоры имеют 2 основных недостатка по сравнению с двигателем без наддува или наддувом. Во-первых, это тепло. Поскольку турбина работает на горячих выхлопных газах, она очень сильно нагревается. Иногда при определенных режимах работы двигателя сам турбокомпрессор мог начать светиться красным, но, конечно, этого не происходит в повседневных условиях вождения; это происходит, когда двигатель постоянно работает на пределе своих возможностей. Вот почему вы видите некоторые спортивные автомобили с турбонаддувом с вентиляционными отверстиями в капоте или сбоку, чтобы попытаться заставить воздух проходить через моторный отсек и сохранять прохладу.
Другим большим недостатком турбокомпрессора является так называемая турбозадержка. При определенных условиях, всякий раз, когда вы нажимаете на педаль газа, возникает задержка между моментом, когда вы требуете мощности от двигателя, и моментом, когда вы действительно начинаете ее ощущать. Это турбо лаг. Когда скорость двигателя низкая, через турбокомпрессор проходит не так много выхлопных газов, поэтому, когда вы требуете мощности от двигателя, турбине турбокомпрессора нужно время, чтобы начать вращаться с оптимальной скоростью. Последствия этого можно уменьшить, переключившись на более низкую передачу, но опытные водители все еще могут иногда замечать задержку отклика.
Так что, когда в следующий раз будете в выставочном зале GM, не упускайте из виду автомобили с турбонаддувом. Они предлагают ту же или большую мощность, что и V6, а иногда даже аналоги V8, и обычно имеют лучшую экономию топлива из-за двигателя меньшего рабочего объема и меньшего веса.
Eagle Ridge GM – Кокитлам, Британская Колумбия
Facebook | Твиттер | Линкедин | Инстаграм | Ютуб
Предыдущий пост Следующий пост
Что такое турбокомпрессор? — Car Advice
За пределами разреженного воздуха мира суперкаров, где Lamborghini по-прежнему настаивает на том, что безнаддувные двигатели остаются самым чистым и итальянским способом производства мощности и шума, дни создания автомобилей без прикрепленных турбонагнетателей подходят к концу.
Невозможно, например, получить Volkswagen Golf с атмосферным двигателем. После «Дизельгейта», конечно, это вряд ли будет иметь значение, ведь играть в гольф уже никто не хочет.
Однако факт остается фактом: городские автомобили, семейные автомобили, гранд-туреры и даже некоторые суперкары покидают корабль в пользу будущего с аквалангом. От Ford Fiesta до Ferrari 488 будущее принадлежит принудительной индукции, отчасти из-за законов о выбросах, но также и потому, что технология развивалась не по дням, а по часам.
Это пример экономии топлива при малом двигателе для плавного вождения и большой мощности двигателя, когда вам это нужно.
Когда дело доходит до сочетания более высокой производительности с более низким расходом топлива, инженеры почти вынуждены проектировать свои новейшие двигатели с использованием технологии турбонаддува.
Как турбо может делать больше с меньшими затратами?
Все сводится к тому, как работают двигатели, так что давайте немного поговорим о технике. Для бензиновых двигателей соотношение воздух-топливо 14,7:1 обеспечивает полное сгорание всего, что находится в цилиндре. Любое большее количество сока, чем это, является пустой тратой топлива.
В двигателе без наддува частичный вакуум, создаваемый опускающимся поршнем, втягивает воздух в цилиндр, используя отрицательное давление внутри для всасывания воздуха через впускные клапаны. Это простой способ делать что-то, но он сильно ограничен с точки зрения подачи воздуха, как у человека с апноэ во сне.
В двигателе с турбонаддувом свод правил переписан. Вместо того, чтобы полагаться на вакуумный эффект поршня, двигатель с турбонаддувом использует воздушный насос, чтобы нагнетать воздух в цилиндр, точно так же, как маска от апноэ во сне нагнетает воздух в нос.
Хотя турбонагнетатели могут сжимать воздух при давлении до 5 бар (72,5 фунта на кв. дюйм) выше стандартного атмосферного давления, в дорожных автомобилях они, как правило, работают при более спокойном давлении от 0,5 до 1 бар (от 7 до 14 фунтов на квадратный дюйм).
На практике получается, что при давлении наддува в 1 бар двигатель получает в два раза больше воздуха, чем если бы он был без наддува.
Это означает, что блок управления двигателем может впрыскивать в два раза больше топлива, сохраняя при этом идеальное соотношение воздух-топливо, создавая гораздо больший взрыв.
Но это только половина хитростей турбокомпрессора. Давайте сравним 4,0-литровый безнаддувный двигатель и 2,0-литровый двигатель с турбонаддувом с давлением наддува 1 бар, предполагая, что в остальном они идентичны с точки зрения технологий.
4,0-литровый двигатель потребляет больше топлива даже на холостом ходу и при небольшой нагрузке на двигатель, тогда как 2,0-литровый двигатель потребляет гораздо меньше. Разница в том, что при полностью открытой дроссельной заслонке двигатель с турбонаддувом будет использовать максимально возможное количество воздуха и топлива — в два раза больше, чем безнаддувный двигатель того же объема, или ровно столько же, сколько атмосферный 4,0-литровый.
Это означает, что двигатель с турбонаддувом может работать на любом уровне от скудных 2,0 литров до мощных четырех литров благодаря принудительной индукции.
Итак, это пример экономии топлива при малом двигателе для плавного вождения и большой мощности двигателя, когда вам это нужно.
Насколько это умно?
Как и подобает серебряной пуле инженерного искусства, турбонагнетатель сам по себе гениален. Когда двигатель работает, выхлопные газы проходят через турбину, заставляя ее вращаться с невероятной скоростью — обычно от 75 000 до 150 000 раз в минуту.
Турбина прикручена к воздушному компрессору, а это значит, что чем быстрее крутится турбина, тем быстрее крутится компрессор, всасывая свежий воздух и нагнетая его в двигатель.
Турбо работает по скользящей шкале, в зависимости от того, насколько сильно вы нажимаете на педаль газа. На холостом ходу выхлопных газов недостаточно для того, чтобы турбина набрала сколько-нибудь значимую скорость, но когда вы разгоняетесь, турбина раскручивается и обеспечивает наддув.
Если утопнуть правой ногой, образуется больше выхлопных газов, которые сжимают максимальное количество свежего воздуха в цилиндры.
Так в чем подвох?
Конечно, есть несколько причин, по которым мы не все годами ездим на автомобилях с турбонаддувом, начиная со сложности.
Как вы понимаете, создать что-то, что может вращаться со скоростью 150 000 об/мин, день за днем, в течение многих лет, не взрываясь, непросто, и для этого требуются дорогие детали.
Турбины также нуждаются в специальной подаче масла и воды, что увеличивает нагрузку на системы смазки и охлаждения двигателя.
Поскольку воздух в турбонагнетателе нагревается, производителям также пришлось установить промежуточные охладители, чтобы снизить температуру воздуха, поступающего в цилиндр. Горячий воздух менее плотный, чем холодный, что сводит на нет преимущества турбокомпрессора, а также может вызвать повреждение и преждевременную детонацию топливно-воздушной смеси.
Самый печально известный недостаток турбонаддува, конечно же, известен как отставание. Как уже говорилось, вам нужно ускориться и создать выхлоп, чтобы заставить турбонагнетатель начать производить значимое давление наддува, а это означало, что ранние автомобили с турбонаддувом были подобны выключателю с задержкой — ничего, ничего, ничего, ВСЕ.
Различные усовершенствования в технологии турбонаддува позволили укротить худшие черты запаздывающей природы ранних Saab и Porsche с турбонаддувом, включая регулируемые лопатки в турбине, которые перемещаются в зависимости от давления выхлопных газов, а также легкие компоненты с низким коэффициентом трения для уменьшения инерции.
Самый захватывающий шаг вперед в области турбонаддува можно найти — по крайней мере, на данный момент — только на гонщиках F1, где небольшой электродвигатель поддерживает вращение турбины, сокращая время, необходимое для ее раскрутки.
Точно так же на чемпионате мира по ралли система, известная как антизапаздывание, выбрасывает топливно-воздушную смесь прямо в выхлоп перед турбокомпрессором. Тепло выпускного коллектора заставляет его взрываться даже без свечи зажигания, создавая выхлопные газы и поддерживая кипение турбонагнетателя.
А как же турбодизели?
Когда речь идет о турбонаддуве, дизели представляют собой особую породу. Это действительно случай рука об руку, потому что без принудительной индукции дизельные двигатели никогда не были бы такими распространенными, как они есть.
Дизельные двигатели без наддува могут обеспечить значительный крутящий момент на низких оборотах, но на этом их таланты заканчиваются. Однако с принудительной индукцией дизели могут извлечь выгоду из своего крутящего момента и пользоваться теми же преимуществами, что и их бензиновые собратья.
Дизельные двигатели имеют прочную конструкцию Tonka, чтобы выдерживать огромные напряжения и температуры внутри, а это означает, что они легко выдерживают дополнительное давление турбонаддува.
Все дизельные двигатели — безнаддувные и с наддувом — работают за счет сжигания топлива в избытке воздуха в так называемой системе сжигания обедненной смеси.