Атмосферный или турбированный двигатель выбрать

Опытные водители всегда с ответственностью подходят к вопросу о выборе сердца автомобиля. Турбированный и атмосферный моторы имеют свои плюсы и минусы. Поэтому стоит тщательно взвесить все «за» и «против» и выбрать наиболее подходящий для себя вариант. А для начала нужно иметь хотя бы малейшее представление о двигателях. Атмосферный мотор является, пожалуй, самым первым, который сконструировал человек. Название говорит само за себя, так как в процессе сжигания смеси в нем непосредственное участие принимает сама атмосфера. Это самый простой вариант, в котором не задействованы никакие специальный приборы и устройства.

Рассказывая об этом двигателе, стоит упомянуть о некоторых его особенностях, которые необходимо учитывать при работе с ним. Основной деталью и, пожалуй, недостатком мотора является его неспособность затягивать необходимое количество воздуха при работе на малых оборотах.

А на высоких оборотах водители сталкиваются с проблемой пропускания того необходимого объема воздуха через фильтры. Проблема кроется в самом сечении воздуховода, которое несколько ограничено. Поэтому большие потоки воздуха не способны пройти сквозь ограниченное сечение воздуховода.

Но если вы решили и все-таки выбрали атмосферник, то сделали не плохой выбор, так как он обладает значительным моторесурсом. Благодаря огромному запасу автомобили могут десятки лет работать и не создавать проблем для владельца.

Достоинства атмосферного двигателя

Благодаря нехитрой конструкции и равнодушному отношению к качеству моторного масла и топлива атмосферный агрегат порой работает несколько десятков лет, что удивительно. Как известно, некачественного бензина и масла становится очень много. Но он будет также неплохо работать и на некачественном топливе. Конечно, не стоит экономить на бензине и заправляться самым дешевым. Не злоупотребляйте этим, так как даже самый надежный агрегат будет сдавать позиции, а потом и вовсе откажется работать. Если вы являетесь владельцем турбированного мотора, то вам противопоказано заправлять автомобиль некачественным топливом, так как ремонт обойдется вам в круглую сумму, в то время как починить атмосферную силовую установку будет в разы дешевле и проще.

Вторым и немаловажным достоинством атмосферного агрегата является то, что он подлежит многократному ремонту. Как было сказано выше, устройство двигателя очень простое и не требует никаких дополнительных обвесов и конструкций. Именно поэтому атмосферник легко поддается ремонту.

Недостатки атмосферников

Главным недостатком атмосферного двигателя является его большая масса. Но если сравнивать его с турбированным, то атмосферник снова опережает своего конкурента. Так как он весит гораздо меньше аналога с турбонадувом с таким же объемом и аналогичной мощностью. Еще одним недостатком является неспособность поддерживать мощность на высоком уровне, когда автомобиль едет в гористой местности, где преобладает разряженный воздух.

Говоря о недостатках атмосферного двигателя, можно сказать, что он уступает в динамике турбированному. Показатели второго намного выше показателей атмосферного агрегата.

Атмосферный двигатель имеет немало плюсов и положительных характеристик, но в то же время он обладает рядом недостатков, которые непосредственно сказываются на его работе. В экстремальных ситуациях атмосферный агрегат все же уступает турбированному из-за невысокого показателя мощности и недостаточной динамике. Но даже с таким количеством недочетов атмосферная силовая установка на сегодняшний день все-таки является самым популярным. Большинство автомобилей работают именно на нем, а владельцы этих машин не жалуются на некачественную работу мотора. Именно данный мотор является долговечным и способным пережить большое количество ремонтных работ, в то время как агрегат с турбонадувом не способен перенести большое количество вмешательств и поправок.

И если вернуться к вопросу о «питании», то атмосферный двигатель обходится намного дешевле, чем мотор с турбонадувом, который требует топливо только отличного качества.

За счет более раннего появления владельцы автомобилей уже изучили работу атмосферного агрегата и знают, чего ожидать от него. Плюс ко всему, автовладельцы своими руками могут починить простой агрегат и не обращаться в ремонтную службу.

Проблемы с турбированным двигателем: причины и решения

Турбированные двигатели – более мощные и эффективные, чем традиционные «атмосферники». При этом такие агрегаты сильнее нагреваются, в них создаются более высокие скорости и нагрузки. А где высокое давление на больших скоростях с экстремальной температурой – там и повышенный риск возникновения проблем с работой узлов.

В этом материалы мы разберем особенности работы турбодвигателей и связанные с ними возможные проблемы. Также порекомендуем лучшее масло для турбины, которое обеспечит стабильную работу агрегата в течение всего установленного производителем срока службы.

Зачем нужен турбонаддув

Турбонаддув позволяет в разы увеличить мощность двигателя, не увеличивая его объем

Мощность мотора повышается пропорционально увеличению количества сжигаемого за единицу времени топлива. Однако топливо в двигателе не горит само по себе. Воспламеняется и толкает поршень топливно-воздушная смесь. При этом важно соблюдать определенную пропорцию топлива и кислорода, чтобы смесь при воспламенении обеспечивала сгорание топлива и требуемую мощность.

Считается, что идеальное соотношение топливно-воздушной смеси в ДВС – 14,7 : 1. Оно означает, что для полного сгорания одного кг топлива требуется 14,7 кг воздуха.

В атмосферном двигателе воздух поступает в агрегат из-за разницы давления в системе «цилиндр–атмосфера». Получается прямая зависимость – для большей мощности нужно нарастить количество сгораемой за раз смеси, путем увеличения объема цилиндра и, соответственно, помещающегося в него воздуха. Это приводило к созданию мощных двигателей огромных размеров и со столь же внушительным расходом топлива. Такие агрегаты, например, ставили на американскую хот-род классику.

Но что, если принудительно сжать воздух, уменьшив его объем при сохранении количества? Получится ли увеличить мощность и при этом сохранить небольшой объем двигателя? Да, и эту задачу как раз и решает система турбонаддува.

Как работает турбодвигатель

Основные узлы турбированного двигателя – это ротор, компрессор и интеркулер. Принцип работы здесь таков:

1. Выхлопные газы двигателя вращают ротор.
2. Энергия от вращения передается на компрессор, который нагнетает увеличенный объем воздуха.
3. Горячий воздух от компрессора охлаждается с помощью интеркулера – промежуточного радиатора. За счет охлаждения воздух становится меньше по объему, что позволяет еще повысить его количество в цилиндре.
4. Горячий воздух от компрессора охлаждается с помощью интеркулера – промежуточного радиатора. За счет охлаждения воздух становится меньше по объему, что позволяет еще повысить его количество в цилиндре.
5. Выше давление плюс охлаждение – больше воздуха. Больше воздуха – больше топлива для смеси. Больше топливо-воздушной смеси за раз – больше мощность.

Преимущества турбодвигателя

Турбодвигатель обладает важными преимуществами по сравнению с атмосферным ДВС:

• Процесс принудительного охлаждения и нагнетания воздуха позволяет добиться высокой мощности от двигателя меньшего объема.
• Снижаются габариты и вес двигателя, уменьшаются потери на трение.
• За счет использования высокооктанового топлива и сокращённого объема камеры сгорания, для получения требуемой мощности требуется меньшее количество топлива.
• Снижается расход топлива – двигатель становится более экономичным и экологичным.

Атмосферные двигатели на 2,5 или 3 литра менее привередливы к топливу и маслу. Пройти они могут гораздо дольше, чем турбированные. Но с 2 литров объема атмосферный двигатель выдает максимум 150 лошадиных сил. Тогда как турбодвигатель того же объема может выдать более 200 «лошадок».

Современные автомобили все чаще комплектуются более мощными и экономичными турбированными двигателями

Есть еще один важный момент, который форсирует полный переход на турбированные двигатели – такие агрегаты выгодны самим автопроизводителям.

Сейчас в Европе действует налог на экологию, который предусматривает, что производитель платит 95 евро за каждый грамм превышения норматива CO2 в каждом автомобиле. При сжигании 1 литра бензина образуется 2,33 кг CO2; 1 литр дизельного топлива дает уже 2,64 кг CO2.

Теперь простое сравнение. Проверенный временем двигатель 1.6 MPI от группы VAG работает, например, на Skoda Oktavia. Мощность двигателя – 110 л. с. Расход топлива в смешанном цикле – около 6,4 л/100 км.

А турбированный 1.4 TSI от того же концерна VAG, установленный в Golf Exclusive, расходует в смешанном цикле 5,8 л/100 км. И при этом мощность двигателя составляет уже 150 л. с.

Таким образом, производство турбированных двигателей решает для автопроизводителей сразу две важные задачи: снижает налоговую нагрузку и при этом обеспечивает автовладельцев мощными и производительными агрегатами. Поэтому «атмосферники» неминуемо уйдут в прошлое – они не выгодны автопроизводителям и не обеспечивают автовладельцев требуемыми эксплуатационными характеристиками.

С распространением турбированных двигателей связаны изменения в допусках Ассоциации европейских производителей автомобилей. В 2021 году ACEA ввела новые классы А7/В7 и С6. Чтобы масло получило такой допуск, оно должно пройти особо строгие тесты на совместимость с современными двигателями, оснащенными турбонаддувом. Подробнее о новых допусках мы рассказали здесь.

Обратная сторона медали

При всех его преимуществах, турбированный двигатель – специфический и довольно капризный агрегат. Турбина в нем вращается со скоростью около 200 тысяч оборотов в минуту. При этом ее горячая часть, где энергия выхлопных газов превращается в энергию для вращения, может нагреваться до 800–1000 °С. Повышенные нагрузки, скорости и температуры как раз и являются основными факторами для возникновения проблем с турбированными двигателями. Опознать их можно по характерным звукам, которые возникают при запуске машины: свисту, металлическому лязгу при движении и визгу при холостых оборотах.

Основные проблемы с турбодвигателями

Считается, что самая нестабильная и уязвимая часть турбированного двигателя – это сама турбина. Якобы ее неисправность приводит к износу узлов. При этом сама турбина ест масло больше положенной нормы.

На самом деле нельзя сказать, что у всех турбированных двигателей есть какая-то одна общая «болячка». В зависимости от производителя двигателя и эксплуатационных характеристик агрегата, у разных турбированных ДВС могут быть свои специфические проблемы.

Конструкционные проблемы

Многие владельцы автомобилей с турбированными двигателями нередко сталкиваются с так называемой турбоямой. Допустим, вам нужно выполнить быстрый обгон, для чего вы вдавливаете педаль газа в пол и резко увеличиваете обороты двигателя. Однако между увеличением оборотов и ускорением происходит просадка в несколько секунд. Изначально замедленные при небольших оборотах выхлопные газы попросту не успевают раскрутить ротор турбины – возникает турбояма.

Зачастую, для решения проблемы турбоямы применяют чип-тюнинг. В сервисном центре перепрошивают электронный блок управления и меняют параметры работы двигателя. С помощью сертифицированного автопроизводителем чип-тюнинга можно сбалансировать динамику агрегата и повысить его тягу на малых оборотах.

В старых турбированных агрегатах иногда допускали конструкционные ошибки в системах подачи смазочной жидкости. Из-за этого мотор буквально «пожирал» масло, что приводило к возникновению масляного голодания. А в условиях повышенных температур от этого сильно страдала поршневая группа – она прогорала и выходила из строя. В современных турбодвигателях конструкционных ошибок удается избежать.

Неполадки турбодвигателя, связанные с моторным маслом

Качественное масло поддерживает работу турбированного двигателя и снижает риск его неполадок

Одна из главных задач, с которой уже несколько лет сталкиваются все производители турбированных двигателей – преждевременное воспламенение топливной смеси на низких скоростях LSPI (low speed pre-ignition). LSPI происходит, когда смесь в двигателе самовоспламеняется на середине такта сжатия при малых и средних скоростях. В этот момент энергия воспламенения возрастает настолько, что преждевременно может разрушить межпоршневые перегородки, поршень, шатун и весь блок цилиндров.

Выяснилось, что эффект LSPI напрямую зависит от наличия специфических присадок. Если моющие компоненты масла созданы на основе кальция, риск LSPI возникает чаще. Тогда как молибден, фосфор и цинк, наоборот, снижают риск малоскоростного преждевременного зажигания.

Для стабильной работы двигателя с турбонаддувом необходимо и высокое качество базового масла. Если оно не очищено должным образом, при повышенной температуре в смазочном материале сгорают летучие соединения. Из-за этого масло окисляется и теряет щелочное число.

Напомним, что щелочное число показывает, сколько активных присадок в полной мере обеспечивают работоспособность масла. Если щелочное число сравнивается с кислотным, масло быстро и необратимо окончательно потеряет свои эксплуатационные свойства. А когда кислотное число превышает щелочное – считается, что масло «умерло». Подробнее о щелочном числе и его важности для работы двигателя мы рассказали в этом материале.

Турбированный двигатель требует новых свойств от масла. Поэтому противодействие окислению – одна из ключевых задач смазочных жидкостей для таких агрегатов. Современные масла с актуальным допусками как раз во многом заточены под работу с повышенными температурами в камере сгорания.

Выбирая масло для высоконагруженного турбированного двигателя, обращайте внимание на продукты с допусками API SP и ACEA A7/B7 и C6. Согласно обновленным требованиям API и ACEA, такие масла надежно защищают турбину и двигатель от высокотемпературных отложений и от LSPI за счет современного комплекта присадок и при этом сами обладают долгим сроком службы.

В ассортименте моторных масел ADDINOL есть продукты, которые превосходят требования самых современных допусков для автомобилей с турбированными двигателями. Например, мы с уверенностью можем рекомендовать моторное масло ADDINOL GIGA LIGHT MV 0530 LL. Это полностью синтетическое универсальное высокоэффективное среднезольное моторное масло класса SAE 5W-30. Масло ADDINOL GIGA LIGHT MV 0530 LL превосходит самые высокие требования к маслам для турбодвигателей, такие как: API SP, ACEA C3/C2, VW 504.00 / 507.00, BMW LL-04, MB 229.31 / 229.51 / 229.52, Porsche C30.

Особенности этого продукта:

• полностью синтетическое моторное масло;
• превосходные низкотемпературные свойства;
• защита цепи ГРМ, турбины и поршневой группы;
• Mid SAPS – защита сажевых фильтров;
• универсален для разных брендов машин;
• для бензиновых, дизельных и газовых двигателей.

Высокие эксплуатационные характеристики этого масла достигаются благодаря сочетанию полностью синтетических высококачественных базовых масел с эффективными инновационными присадками и строжайшему контролю качества на каждом этапе собственного производства ADDINOL, располагающегося в г. Лойна, Германия.

Чтобы быть уверенным, что вы заливаете в турбодвигатель наиболее подходящее для него масло, мы рекомендуем воспользоваться нашим сервисом подбора масла. В специальной форме вам достаточно указать марку, модель и комплектацию автомобиля, чтобы найти масло именно для вашей машины.

Turbos For The Flat Land Pilot

Понимание важных различий

Начнем.

Двигатели TN и TC имеют следующие общие характеристики:

1. В обоих случаях используется сжатие наружного окружающего воздуха, чтобы сделать его более плотным для системы впуска двигателя, чтобы двигатель мог развивать большую мощность.
2. градусов , до которых сжимается воздух, является просто вопросом выбора конструкции, когда кто-то решает указать двигатель и его способность развивать мощность в нормальном диапазоне желаемых высот.
3. В любое время сжимаешь воздух — делаешь его горячее. (Как обсуждается ниже — почти все в первые дни упускали из виду важность интеркулеров.)
4. В системах TN и TC используется турбина с приводом от выхлопных газов для привода центробежного компрессора со скоростью, которая на некоторых устройствах может достигать 120 000 об/мин.
5. В системах TN и TC могут использоваться одни и те же турбокомпоненты.

Разработчик системы TN обычно начинает с двигателя без наддува и задает следующий вопрос:

Какое минимальное количество изменений можно внести в этот существующий двигатель NA, чтобы этот двигатель по-прежнему развивал мощность на уровне моря на высоте (обычно > 18 000 футов)?

Ответ включает в себя такой подробный список:

1. Новая выхлопная система для подачи выхлопных газов в корпус турбины.
2. Добавить турбонагнетатель или два.
3. Добавить способ управления скоростью турбонагнетателя, например, вестгейт.
4. Ручное или автоматическое управление вестгейтом?
5. Интеркулер? Очень желательно, но не совсем обязательно.
6. Топливные форсунки, воздушная сторона которых связана с выходом компрессора турбонагнетателя.
7. Изменения в топливном насосе и системе дозирования топлива, которые позволяют двигателю плавно работать с воздухом под более высоким давлением в более широком диапазоне условий эксплуатации.
8. Необходимо усилить охлаждение всей системы (как головки блока цилиндров, так и, возможно, масляного охлаждения), поскольку она будет летать в разреженном воздухе на высоте, что по своей сути обеспечивает меньшее охлаждение.
9. Механически поддержите вес турбонагнетателей.

Реальность такова, что разработчик системы TC начал с того же вопроса. Имейте в виду, что почти все фундаментальные конструктивные решения для двигателей серии TCM TSIO и серии двигателей Lycoming TIO были приняты еще в период с 1963 по 1968 год.

В 1963 году в ТСМ вопрос был примерно такой: «Что мы можем сделать, чтобы модифицировать существующие 260-сильные IO-470, или новые 285-сильные IO-520 атмосферные двигатели — сделать турбированный двигатель для продажи Цессна?» [Историческая справка: Первые самолеты С-320 (1964 г. ) были оснащены двигателями ЦИО-470. Через пару лет они перешли на двигатели TSIO-520 мощностью 285 л.с., как и Cessna 310 также перешли на атмосферные двигатели IO-520. ]

[Еще одно историческое примечание: Помните, Джек Райли был в бешенстве, когда ставил безнаддувные двигатели Lycoming IO-540 на C-310 с турбонагнетателями и эксплуатировал их как «турбонормализованные» двигатели и называл их ракетами Райли! TCM просто ДОЛЖНА была придумать двигатель с турбонаддувом, иначе они рисковали тем, что Cessna может обратиться к Lycoming за двигателями для C-310. Термин «турбонормализованный» использовался позже. ]

И знаете что? В конце концов TCM разработала точно такой же базовый список из 9 элементов (см. выше), что и для двигателя TN, но с одним дополнительным элементом.

[Еще немного истории: Тогдашний мир инженеров по поршневым двигателям авиации общего назначения в основном имел опыт работы с большими радиальными двигателями с наддувом, все из которых имели очень низкую степень сжатия (часто около 6,5:1). Все эти инженеры просто предполагали, что им придется уменьшить степень сжатия на своих новых оппозитных шестицилиндровых двигателях с турбонаддувом в соответствии с их предыдущим опытом работы с большими радиальными двигателями. ]

Именно это они и сделали. TCM уменьшила CR с 8,5:1 до 7,5:1. Lycoming обычно снижался с 8,7: 1 до 7,3: 1. Были некоторые вариации.

Итак, теперь возьмите список из девяти пунктов выше и добавьте пункт номер 10.

10. Измените геометрию поршня, чтобы уменьшить степень сжатия примерно на 1 пункт, с ~ 8,5 до 7,5:1.

Сделав это, вы определили единственное значимое «различие» в оборудовании между нашей общей терминологией турбонормализации и турбонаддува.

Да, это правда, что типичный турбонормализатор на двигателе IO-520 TCM мощностью 285 л.с. использует только около 30 дюймов МП, а типичный ранний двигатель с турбонаддувом (например, TSIO-520D в Cessna 320F 1968 года) использует около 32,5 дюймов. рт.ст., чтобы сделать ТАКИЕ ЖЕ 285 л.с. на уровне моря.

Однако имейте в виду, что дополнительные 2,5 дюйма давления в коллекторе (с 30 до 32,5 рт. ст.) компенсируют две вещи: во-первых, небольшие потери противодавления в выхлопной системе и, во-вторых, что более важно, чтобы компенсировать тот факт, что воздух был ГОРЯЧЕЙ в системе впуска без промежуточного охлаждения в Cessna 320 и, следовательно, был «МЕНЕЕ ПЛОТНЫМ», и для получения того же общего массового расхода воздуха через двигатель требовалось более высокое MP — для того, чтобы сделать те же 285 л.с. — и компенсировать потерю в общей экономичности из-за меньшей степени сжатия.

Важное примечание: Ни один из из этих ранних двигателей с турбонаддувом или турбонормализацией не имел промежуточных охладителей! Не Цессна Т-210. Не Cessna 320. Не Cessna 310T. Не Bonanza V35TC. Ни Bonanza A36TC, ни Bonanza B36TC. Ни один из них. В первые дни было несколько RAY-JAY, «нормализованных» после выхода на рынок STC, которые были добавлены к нескольким Mooney и некоторым Bonanza. Ни один из них не работал хорошо. Большинству было очень плохо. Это вызвало некоторое раздражение у OEM-производителей, которые осудили эти ранние установки без промежуточного охлаждения, не относящиеся к OEM, со степенью сжатия 8,5: 1 — и часто по уважительной причине. Если бы эти ранние послепродажные установки STCd со степенью сжатия 8,5:1 были оснащены хорошими промежуточными охладителями и хорошим охлаждением цилиндров и масла, веские инженерные причины возражать против них были бы устранены, хотя, несомненно, Lycoming и TCM все равно нашли бы повод пожаловаться, только из маркетинговых соображений.

[Еще одно историческое примечание: Некоторое время фабрика Piper устанавливала то, что мы сейчас называем турбонормализованными двигателями, используя оборудование RAY-JAY. Интеркулеров не было. Это было сделано на некоторых самолетах Comanche и Twin Comanche, а также на некоторых самолетах Apache с двигателями Lycoming IO-540. Затем компания Lycoming перешла на поршни с низкой степенью сжатия и предоставила Piper OEM-двигатель серии TIO-540x. Опять же, не было интеркулеров. Сорок лет спустя знающие пилоты-владельцы предпочитают более ранние двигатели с более высокой конфигурацией сжатия, в отличие от более поздних моделей с типичными конфигурациями двигателей со степенью сжатия 7,3: 1. ]

Если примерно в 1963 году у инженеров TCM (а позже и Lycoming) были легкодоступные экономичные теплообменники воздух-воздух (промежуточные охладители) и компании-производители летательных аппаратов были готовы пойти на это к проблемам и затратам на интеграцию несколько более сложной конструкции, необходимой для эффективного использования промежуточных охладителей, вполне вероятно, что какой-то инженер понял бы, что было бы хорошо, если бы ранние двигатели с турбонаддувом использовались в Cessna T-210 и Cessna 320. а Piper Comanche сохранил бы свои оригинальные двигатели со степенью сжатия 8,5 (8,7: 1). Таким образом, можно было бы в значительной степени избежать нескольких проблем (в основном тепло, температура и расход топлива), связанных с двигателями со степенью сжатия 7,5: 1.

Но OEM-производители торопились с быстрым решением — или «встраиваемым» турбодвигателем, который был бы единственной конструкцией, которая подходила бы к широкому поперечному сечению существующих воздушных рам Cessna и Piper без значительных модификаций планера. Это было намного проще сделать, заменив поршень, чтобы получить степень сжатия 7,5: 1, чем сохранить степень сжатия 8,5: 1 и найти способ вставить хороший интеркулер в множество различных капотов, которые существовали среди десятков. различные планеры.

Современная технология «хорошей» конструкции промежуточного охладителя может снизить температуру воздуха на впуске, так что в двигателях с турбонаддувом или турбонормализацией температура воздуха на впуске на всех высотах и ​​установках мощности гораздо более сравнима с атмосферным двигателем в жаркий день, чем с двигателем без наддува. -двигатель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением. Но никто еще в период 1963-1970 годов не уделял должного внимания важности промежуточного охладителя для оптимизации и действительно успешного перехода от двигателей без наддува к двигателям с турбонаддувом.

Хуже того, из-за стандартного отсутствия промежуточных охладителей в конструкции первых двигателей с турбонаддувом (и первых двигателей с турбонаддувом) в 1960-х годах владельцы получили ряд неудовлетворительных результатов эксплуатации двигателя. Этот менее чем хороший опыт стал широко распространяться как преобладающая «мудрость» того времени. Эти старые воспринимаемые «истины» очень трудно исправить в часто связанном традициями авиационном сообществе.

Наконец, пилоты и механики должны знать, что в 29 нет ничего «волшебного».Давление в коллекторе 0,9 дюйма рт. ст. по сравнению с давлением в коллекторе 32,5 дюйма рт. данные, которые пилот никогда не видит.Важные ограничения на хорошую долговечность двигателя очевидны только в данных по отдельным событиям сгорания, и это, прежде всего, величина максимального мгновенного внутреннего давления в цилиндре и его возникновение по отношению к верхней мертвой точке хода поршня. , а также величину рабочей температуры ГБЦ.

Если инженер-конструктор правильно управляет мгновенным пиковым внутренним давлением в цилиндре (которое ОЧЕНЬ отличается от более широко известного параметра BMEP) и температурой головки цилиндра, то величина давления во впускном коллекторе становится гораздо менее важной при обсуждении долговечность двигателя.

Как настроить двигатель с турбонаддувом

Настройка двигателей с турбонаддувом отпугивает многих начинающих тюнеров. Даже если вы отлично разбираетесь в настройке двигателей без наддува, мысль о настройке двигателя с турбонаддувом может показаться очень сложной. Читайте дальше, чтобы узнать о необходимых методах, и позвольте нам показать вам, что на самом деле нечего бояться!

В этой статье: Турбированный и Североамериканский тюнинг | Объяснение целевой карты AFR | Турбо-карта Фокус | Распространенные проблемы с повышением | Управление теплом
 

Турбонаддув и Н/Д Тюнинг

Независимо от того, настраиваете ли вы двигатель с турбонаддувом или без наддува (Н/Д), вы пытаетесь оптимизировать подачу топлива в соответствии с массой воздух, поступающий в двигатель, и оптимизировать момент зажигания, чтобы вы создавали искру в нужной точке цикла двигателя для достижения максимального крутящего момента — это называется синхронизацией MBT. Это означает, что, по сути, вы делаете то же самое, если настраиваете двигатель с турбонаддувом или без наддува, хотя для первого есть несколько дополнительных соображений.

Хотя процесс настройки практически не отличается, двигатели с турбонаддувом обычно имеют более узкое окно настройки с точки зрения того, что нам нужно обеспечить, чтобы обеспечить их надежную работу при хорошей мощности. Поскольку двигатели с турбонаддувом обычно развивают большую мощность, чем сопоставимый двигатель N/A, повреждение двигателя может произойти быстрее, если топливо или зажигание не соответствуют требованиям. Понимание того, чего хочет двигатель, — это первый шаг к созданию надежной настройки и снижению стрессовой нагрузки на динамометрический стенд.

Одна из концепций, с которой нам нужно начать, это то, что означает давление наддува. Во многих отношениях давление наддува как цифра на самом деле не говорит нам о многом, и гораздо более важным аспектом является то, что давление наддува приводит к потоку воздуха. На самом деле именно поток воздуха является ключом к тому, что нужно двигателю с точки зрения топлива и воспламенения. Это означает, что говорить, что мы используем наддув 20 фунтов на квадратный дюйм, не так уж полезно, потому что количество воздушного потока и, следовательно, мощность, которую мы можем производить с турбокомпрессором большей рамы, таким как Garrett GTX55, полностью отличается от того же давления наддува. Турбо размером с Borg Warner EFR 7163.

Забудьте на мгновение, что вы обычно используете давление наддува на оси нагрузки на автономном ЭБУ. Важно понимать, что по мере того, как вы преодолеваете атмосферное давление 100 кПа (это максимум, которого мы можем достичь с двигателем без наддува) до положительного наддува, турбокомпрессор просто используется для нагнетания большего количества воздуха в ваши цилиндры. . Это оказывает два влияния на наши требования к настройке, и мы начнем с подачи топлива.

Чем больше топлива и воздуха сжигается в цилиндре, тем больше тепла мы выделяем. Мы должны помнить об этом нагреве, иначе мы рискуем повредить наш двигатель или создать условия, при которых более вероятно возникновение детонации. Хотя это может показаться немного нелогичным, добавление небольшого количества дополнительного топлива за счет более богатого целевого соотношения воздух-топливо будет означать, что часть дополнительного топлива пройдет через камеру сгорания несгоревшим, и это приведет к охлаждению нашего двигателя. температура горения заряда. Имея это в виду, по мере увеличения воздушного потока и давления наддува вы захотите перейти к более богатому соотношению воздух-топливо. Конечно, есть предел тому, насколько богатым вы можете стать, прежде чем мощность начнет снижаться или мы столкнемся с проблемами, связанными с пропусками зажигания.

Во-вторых, дальнейшее увеличение положительного наддува также влияет на угол опережения зажигания, и тенденция, которую мы здесь наблюдаем, заключается в том, что увеличение наддува требует от нас более позднего момента зажигания или, другими словами, более позднего запуска искрового цикла в цикле двигателя. Вы можете предположить, что нам нужно отсрочить синхронизацию, чтобы предотвратить детонацию, и хотя это может быть соображением, даже до того, как двигатель начнет страдать от детонации, мы увидим эту тенденцию в нашей таблице синхронизации. Причина этого в том, что при прочих равных, чем больше мы сжигаем топлива и воздуха в цилиндре, тем быстрее происходит процесс сгорания. Это означает, что нам не нужно столько опережения зажигания, чтобы достичь ОБТ.

Поскольку я только что упомянул о детонации, это еще одно соображение для нас, и почти каждый двигатель с турбонаддувом, работающий на насосном топливе, будет иметь то, что я называю ограниченной детонацией. Это просто означает, что по мере того, как вы приближаете время к MBT, вы в конечном итоге будете страдать от детонации до того, как MBT действительно будет достигнут. Стук может быстро вывести из строя наш двигатель, поэтому в этом случае вам нужно будет остановиться и немного замедлить время, чтобы создать буфер безопасности.

Объяснение карты целей AFR

Теперь, когда мы рассмотрели основы, мы немного углубимся в детали и начнем с рассмотрения карты целей AFR, которая разбивает рабочие области двигателя на несколько различных зон, и каждая этих зон будут иметь различные требования к соотношению воздух-топливо. По вертикальной оси у нас давление наддува, а по горизонтальной — обороты. С безнаддувным двигателем, как было сказано ранее, нельзя попасть в область выше 100 кПа. Однако когда вы имеете дело с двигателями с турбонаддувом, все обстоит иначе.

Красная линия на приведенном выше графике показывает приблизительное представление типичной кривой наддува. Насколько далеко вы продвинетесь в область наддува, конечно же, будет зависеть от вашей турбины, давления пружины вестгейта и ваших целей наддува. Область, в которой вы проведете большую часть времени, — это переходная область, где вы, вероятно, будете на 25-40% дроссельной заслонки. Это может быть, например, когда вы едете вверх по небольшому холму или используете небольшой дроссель, чтобы обогнать автомобиль на открытой дороге. Как следует из названия, вы также будете переходить через эту область, поскольку турбонагнетатель начинает раскручиваться, когда вы полностью открываете дроссельную заслонку. При выборе целевого соотношения воздух-топливо мы хотим учитывать величину нагрузки, прикладываемой к двигателю, а затем мы можем выбрать подходящие целевые значения AFR на основе этого.

Для типичного двигателя, работающего на насосном газе, можно было бы ожидать настройки на стехиометрическое значение Afr в зонах холостого хода и крейсерского режима. В переходной зоне, однако, в двигатель поступает больше воздуха, и нам нужно настроиться на более богатую АЧХ — что-то в районе 14,0:1 было бы довольно типичным. По мере того, как наддув нарастает, и мы переходим от среднего наддува к областям с высоким наддувом, мы постепенно обогащаем смесь примерно с 12,0-12,5: 1 до, возможно, 11,5: 1. Обратите внимание, что это только рекомендации, и в конечном итоге нам нужно протестировать и найти то, что хочет движок.

Использование динамометрического стенда

Когда я настраиваю динамометрический стенд, я пытаюсь воспроизвести на нем поведение двигателя на дороге. Например, если вы едете по дороге с полностью открытой дроссельной заслонкой, то, естественно, автомобиль будет ускоряться, и обороты двигателя будут быстро увеличиваться. В условиях WOT имеет смысл настроить топливо и зажигание, выполняя рамповые прогоны на динамометрическом стенде. Однако, если мы используем дроссельную заслонку примерно на 20-30%, мы, скорее всего, увидим, что обороты двигателя остаются стабильными или медленно увеличиваются. В этом случае мы бы настроили эти области в установившихся условиях на динамометрическом стенде, где динамометрический стенд будет прикладывать переменную нагрузку, чтобы поддерживать постоянство оборотов при изменении положения дроссельной заслонки.

Чтобы разобрать это немного дальше, мы собираемся использовать динамометр в стационарном режиме для настройки областей круиза и перехода на карте, но как только мы доберемся до WOT, мы переключимся на использование динамометра для выполнять рамповые заезды. Это дает нам наиболее реалистичные условия эксплуатации, которые гарантируют, что, как только мы выйдем на дорогу или трек, AFR будет соответствовать тому, что мы видели на динамометрическом стенде, а момент зажигания будет оптимальным. Этот метод также помогает ограничить количество генерируемого тепла, поскольку нам не нужно сидеть на WOT и на высоком наддуве в установившемся режиме в течение длительных периодов времени. В конечном счете, в трамвае мы будем проводить больше всего времени в круизных и переходных зонах, поэтому имеет смысл сосредоточить наши усилия на них.

Если мы будем выполнять свою работу должным образом, это даст нам двигатель, который будет плавным в управлении, более отзывчивым на нажатие педали газа и, в качестве бонуса, будет иметь лучшую топливную экономичность. Хотя мы не можем игнорировать другие области топливной карты, например, область высоких оборотов и низкой нагрузки — это та область, к которой мы будем обращаться только при переключении передач или подъеме дроссельной заслонки, и из-за этого точность меньше. важно и во всяком случае, лучше быть немного богатым.

С двигателем с турбонаддувом у вас есть возможность работать с разными уровнями наддува в зависимости от того, что вы делаете с регулятором наддува. Например, с приведенным выше графиком, давайте представим, что нижняя линия — это ваше минимальное давление наддува. Это может быть давление пружины вашего вестгейта, что означает, что давление наддува физически не может быть снижено ниже этого уровня при полном газе. Отсюда вы можете электронным или пневматическим способом увеличить давление наддува. На динамометрическом стенде мы всегда начинаем настройку с минимального давления наддува, которого мы можем достичь. Затем мы можем настроить топливо и зажигание, прежде чем медленно увеличивать наддув. Это позволяет нам начать с минимальной нагрузки на двигатель, плюс мы можем начать экстраполировать тенденции в таблицах топлива и зажигания в области с более высоким наддувом. Это означает, что когда мы повышаем усиление, вполне вероятно, что наша настройка уже будет очень близкой и потребует лишь незначительных корректировок.

Распространенные проблемы с управлением наддувом

Хотя нам бы хотелось, чтобы каждый сеанс настройки проходил гладко, к сожалению, это случается редко, и есть несколько общих проблем, с которыми мы столкнемся при настройке двигателей с турбонаддувом. особенно. Понимание этих проблем позволит вам быстро заметить, когда они происходят, и вы будете иметь представление о том, в чем проблема, а также о возможных решениях:

Наиболее распространенная проблема, которую я вижу, это система управления наддувом. неправильно. Это относится как к электронным, так и к пневматическим системам управления наддувом, и на динамометрический стенд может уйти много времени. В некоторых случаях вы обнаружите, что не можете увеличить наддув, когда пытаетесь это сделать, но в других случаях у вас, вероятно, будет чрезмерное давление наддува, которое потенциально может повредить ваш двигатель. Вот почему перед настройкой всегда важно убедиться, что ваш ECU настроен на отключение избыточного наддува. К счастью, решение здесь простое — прочтите руководство, прилагаемое к вашему вестгейту или буст-контроллеру, и убедитесь, что подключение выполнено правильно.

Вторая проблема, с которой вы, вероятно, столкнетесь, особенно со стандартными турбонагнетателями, — это ситуация, когда наддув имеет тенденцию падать на высоких оборотах. Это может привести к тому, что вы не сможете поддерживать желаемую цель наддува, и обычно это результат того, что турбонагнетатель начинает ограничивать скорость на высоких оборотах. Хотя в этом случае может помочь установка более жесткой пружины, окончательным решением будет рассмотреть турбонаддув более подходящего размера. Конечно, бесплатных обедов не бывает, и, как правило, освобождая горячую сторону турбокомпрессора, мы в конечном итоге жертвуем порогом наддува и откликом на наддув.

Последняя и потенциально самая опасная ситуация, с которой вы можете столкнуться, — это когда давление наддува растет экспоненциально по мере увеличения оборотов двигателя, и вы не можете это контролировать. Понятно, что это может быстро вывести из строя ваш двигатель, если ему будет позволено работать бесконтрольно. Здесь есть множество потенциальных виновников, но если предположить, что система управления наддувом подключена должным образом, обычной причиной является слишком маленький вестгейт или клапан, который расположен таким образом, что выхлопные газы не могут попасть в него.

Управление нагревом

Нагрев — один из основных аспектов настройки двигателя с турбонаддувом, который отпугивает тюнеров. При правильном управлении теплом здесь действительно нечего бояться. Однако может быть так легко сосредоточиться на оптимизации топлива и зажигания, что вы забудете следить за различными температурами. Важно выработать привычку делать это, и ниже приведены параметры, за которыми вы должны следить:

• Температура охлаждающей жидкости двигателя — особенно когда вы переходите в области более высоких оборотов во время постоянной настройки охлаждающей жидкости двигателя. температура может быстро расти, что потребует от вас вернуться к режиму холостого хода и дать ему стабилизироваться, прежде чем продолжить.
• Температура воздуха на впуске. Несмотря на то, что у вас почти наверняка есть промежуточный охладитель, установленный на двигателе с турбонаддувом, при высокой нагрузке в установившемся режиме он может нагреваться. Это также может произойти после нескольких последовательных рамп. В частности, на динамометрическом стенде трудно воспроизвести реальный поток воздуха, а интеркулер может быть не в состоянии отводить тепло так же хорошо, как на высокой скорости на дороге или треке. Имея под рукой пульверизатор с водой, которую вы можете распылять на сердцевину промежуточного охладителя между заездами, это отличный способ получить более стабильную и реалистичную температуру воздуха на динамометрическом стенде.
• Температура масла. Обычно это не вызывает беспокойства, и многие ЭБУ вторичного рынка не имеют для этого датчика. Если вы можете это контролировать, сделайте это в виде стационарной настройки при высокой нагрузке и сильно нагрейте масло.