Как влияет турбина на мощность двигателя

Турбированный двигатель — какой у него ресурс? Его плюсы и минусы

Турбомоторы считаются очень слабыми и проблемными. От части – это правда. У турбированных моторов ресурс (то есть срок службы) намного меньше, чем у их обычных, атмосферных братьев. Слабое место – это сама турбина, которая может «закончиться» несколько раз за всю жизнь самого двигателя.

В этой статье я постараюсь вам рассказать про ресурс турбированных двигателей, их достоинства и недостатки, а так же предложу несколько советов по эксплуатации автомобилей с такими двигателями.

Достоинства

Самое первое, что приходит на ум любому человеку, если его спросить о достоинствах турбодвигателя – он сразу же скажет, что это мощность. Да, за счет работы турбины обычные двигатели могут выдать гораздо больше мощности, дать вам больше эмоций и наслаждения от вождения автомобиля.

Еще одно достоинство – это расход топлива. Если брать в учет расход топлива на единицу лошадиных сил двигателя, то у турбодвигателя он всегда будет ниже.

Турбодвигатели намного компактнее атмосферных двигателей. Яркий пример тому – движки с двумя или тремя цилиндрами, но с турбиной. Можете загуглить – Fiat 0,9 TwinAir на 2 цилиндра и Ford 1,0 EcoBoost на 3 цилиндра.

Недостатки

Первый недостаток исходит из достоинства, как бы это странным не казалось. Турбодвигатель будет расходовать больше топлива, чем атмосферник. Тут и еще 1 недостаток – таким двигателям нужно хорошее, качественное топливо, чтобы не терять ресурс.

Еще 1 недостаток, хотя он довольно сомнителен – ему нужно только качественное масло. Каждому авто нужно качественное масло, но турбо – более требователен. На самом деле, просто нужно лить то масло, которое советует производитель. Да и масло нужно менять чаще, чем на атмосферниках.

Ресурс среднестатистической турбины – 150 тысяч км. Да, некоторые ходят и по 250 тысяч, но это редкость. Ремонт или замена турбины – удовольствие дорогое.

Турбину после каждой поездки надо охлаждать – тут нельзя, как с обычным атмосферником, заглушить и идти по своим делам. Турбина должна поработать около 5 минут, чтобы остыть и очиститься.

Ресурс турбодвигателя

А теперь о мифе, что турбодвижки имеют меньший ресурс, по сравнению с такими же атмосферниками. На самом деле – это не совсем правда. Ресурс практически одинаковый, вот только турбодвигатель более требователен к основным компонентам (топливу, маслу, эксплуатации), поэтому и дохнет он намного чаще.

Если следить за турбодвигателем – он без каких-либо проблем проедет те же 300 тысяч км, что и атмосферный.

Кстати, важный факт – за малообъемными турбодвигателями нужно еще больше ухода, чем за обычными. Такие двигатели постоянно работают под высокой нагрузкой (ведь они выдают очень много мощности). То есть, меняем масло не каждые 7500 км, а каждые 4-5 тысяч км.

Полезные советы

Вот 4 основных правила, которые, по моему скромному мнению, должен знать каждый владелец автомобиля с турбированным двигателем.

Совет первый – замена масла

Регулярно и часто меняйте масло в двигателе. Если автомобиль ездит только в городе – сокращайте интервал замены масла на четверть от рекомендуемого. Вместе с этим, замене подлежит и воздушный фильтр.

Совет второй – качество масла

Всегда покупайте НАСТОЯЩЕЕ и качественное масло, которое будет справляться со своей задачей. Если вы действительно об этом печетесь – почитайте соответствующие ресурсы (например – оил клуб). Ну или оставайтесь на моем канале – я обязательно выпущу серию статей про моторное масло.

Совет третий – лишняя нагрузка

Да, у вас турбодвигатель, в нем куча дури, постоянно хочется отжигать. Но не забывайте ездить не только в отсечке, но и в спокойном режиме. Это положительно скажется на ресурсе двигателя и самой турбины, а так же на вашем кошельке. А вот сети АЗС могут начать плакать из-за потери прибыли.

Совет четвертый – дайте ему остыть

Как я уже писал выше – турбодвигателю надо давать остыть после каждой поездке. Не глушите мотор сразу же после остановки, а дайте ему поработать хотя бы 3-4-5 минут на холостом ходу. Это позволит турбине не только остыть, но и сохранить свой ресурс.

Ротор так же смазывается маслом, а если заглушить машину – он, не сбросив обороты, продолжит крутиться, в прямом смысле истирая себя.

Ну и негласная истина – турбодвигателям обязательно нужен прогрев (да и атмосферникам тоже), так как маслоканал длиннее, а значит нужно больше давления для прокачки масла. Лучше всего это происходит на «теплом» масле.

Надеюсь, что вам было интересно и вы возьмете это на заметку. Подписывайтесь на канал и ставьте «большой палец вверх», чтобы видеть в своей ленте еще больше интересных статей на автомобильную тему каждый день.

Читайте также:  15 популярных заблуждений как загубить двигатель

Источник

ТУРБИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — Плюсы и Минусы

На сегодняшний день автомобили с турбонаддувом стали достаточно распространены и популярны. Ведь благодаря турбонаддуву, современные автомобили стали более эффективные, и имеют повышенную мощность.

Но к сожалению, турбированный двигатель имеет не только преимущества, в нём есть также и ряд недостатков, которые могут заставить задуматься, нужен ли вам двигатель с такими характеристиками. Ниже мы перечислены плюсы и минусы, турбонаддува.

Одним из больших преимуществ турбо двигателей является производительность. Моторы с турбонаддувом получают больше мощности, при меньшем объёме двигателя. Что особенно востребовано в спортивных автомобилях. Однако это не обязательно вопрос максимальной мощности, он также увеличивает крутящий момент.

Двигатели с турбонаддувом развивают максимальный крутящий момент намного раньше, чем атмосферные.

Например, атмосферный двигатель, такой как у Opel Astra, объёмом 1.4 и мощностью 100 л.с. 2010 года, развивает максимальный крутящий момент при 4000 об/мин. А, его замена, появившаяся в 2106 году, на Opel Astra 1.0 Turbo мощностью 105 л.с., достигает своего максимального крутящего момента на гораздо более ранних 1800 об/мин. Результатом является более комфортное вождение, при котором вам не нужно слишком часто прибегать к переключению передач.

Двигатели с турбонаддувом так устроены, что используют меньшее количество топлива, с большим и значительно сжатым объёмом воздуха.

Кроме того, современные турбированные двигатели, имеет тенденцию к уменьшению размеров и объёма двигателей, что соответственно снижает вес двигателя.

Отличные показатели на любых высотах

Турбированные двигатели работают правильно на любой высоте, независимо от их нахождения относительно уровня моря.

Поэтому в отличии от них, атмосферные теряют мощность, так как воздух поступающий в двигатель, содержит меньше кислорода, и у них нет возможности подавать его в двигатель, в необходимых объёмах.

В двигателях с турбонаддувом, блок управления анализирует количество кислорода, и если его количества не достаточно, он увеличивает давление в компрессоре, так что это компенсирует потерю мощности.

Обычно турбонаддув не имеет специального охлаждения и использует то же масло, что и двигатель, поэтому требует дополнительного обслуживания, чтобы поддерживать его в оптимальном состоянии.

К тому же требуется дополнительная осторожность со стороны водителя, описанная в здесь .

Один из наиболее известных недостатков турбоагрегатов заключается в том, что их реакция не является немедленной. Требуется определённое время, чтобы сжать воздух, который поступает на впуск двигателя, а следовательно происходит задержка при нажатии на газ, пока двигатель не выработает полную мощность, которую вы запрашиваете. Такое состояние называется про разному, — турбо-яма, турбо-лаг.

Есть несколько вариантов, чтобы устранить или минимизировать турбо задержку.

Например, двигатель с турбонаддувом для каждого цилиндра, который был запатентован в 2017 году. Благодаря тому, что каждая турбина расположена близко к цилиндрам, сжатый воздух очень быстро достигает места назначения.

Другое решение — это решение, используемое в автомобилях Ford, двигатели EcoBoost 2.3, устанавливаемые на Focus ST, удерживает впрыск топлива в цилиндры, когда водитель снимает ногу с акселератора. Таким образом, он поддерживает обороты турбины, а следовательно, давление воздуха. Конечно, этот режим работы используется только тогда, когда активированы более спортивные режимы вождения, но в таком случае расход топлива резко возрастет.

Ещё не мало важная деталь, это высокая стоимость ремонта или замены турбины, стоимость начинается от 50 тысяч.

Дорогие Друзья! Если данная статья была Вам полезна, то пожалуйста не забудьте проголосовать за неё нажав на кнопку с пальцем вверх, а также подписаться на канал и поделится с друзьями в соцсетях!

Источник

ТУРБОНАДДУВ (ТУРБИНА) ДВИГАТЕЛЯ: ВИДЫ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что такое турбонаддув (турбина) двигателя внутреннего сгорания, каков принцип работы, конструкция, а также, какими плюсами и минусами обладают системы наддува мотора. Кроме того, в статье мы выясним, какие существуют виды систем наддува двигателя и, чем они отличаются. В заключении мы наглядно рассмотрим типовую схему функционирования турбонаддува силового агрегата.

Как мы знаем, мощность двигателя зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть доставлено в мотор. Если мы хотим увеличить мощность двигателя, необходимо увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не имеет никакого эффекта до тех пор, пока не будет необходимого для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток не сгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя и повышенной непрозрачности или дымности от отработанных выхлопных газов, причем также, как это происходит при масложоре.

1. ОСОБЕННОСТИ И КОМПОНЕНТЫ ТУРБОНАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ

Увеличение мощности двигателя может быть достигнуто путем увеличения либо его рабочего объема, либо частоты вращения коленчатого вала. Увеличение смещения увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном счете, его стоимость. Увеличение частоты вращения коленчатого вала проблематично из-за возникших технических проблем, особенно для двигателей с большим объемом.

Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что поступающий в двигатель воздух сжимается перед входом в камеру сгорания. Другими словами, компрессор обеспечивает подачу необходимого количества воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при предыдущем рабочем объеме и той же частоте вращения коленчатого вала мы получаем больше мощности.

Читайте также:  Какой ресурс двигателя японского мотоцикла

Существует две основные системы наддува: с механическим приводом, которая отражена ниже на изображении “A” и просто “турбо”, отражена на рисунке “B” (использующие энергию отработавших газов). Кроме того, существуют также комбинированные системы, например, турбо компаундная, отображена на рисунке “в”. Ниже на фото наглядно продемонстрированы вышеописанные системы наддува двигателя.

В случае компрессора с механическим приводом необходимое давление воздуха получают благодаря механической связи между коленчатым валом двигателя и компрессором. Давление воздуха турбокомпрессора достигается за счет вращения потока выхлопных газов турбины. Турбокомпрессор состоит из двух турбин впрыска и привод, соединенный с валом. Вал установлен на двух подшипниках, которые постоянно подается масло, оказывающие охлаждающее и смазочную поддержку.

Обе турбины вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление. Они ускоряются до высокой скорости (около 10 000 оборотов в минуту) и соприкасаются с лопастным приводным колесом, и преобразуют свою кинетическую энергию в механическую вращательную энергию (крутящий момент). С такой же скоростью и давлением вращается колесо турбины, которое подает сжатый воздух в двигатель. Разрядное колесо сконструировано таким образом, что уже при небольшом расходе выхлопных газов достигается достаточное давление нагнетаемого воздуха. При полной нагрузке двигатель достигает максимального избыточного давления (от 1,1 до 1,6 атмосфер); при этом обороты двигателя составляют около 2000 оборотов в минуту и остаются постоянными при дальнейшем наборе частоты вращения до максимальной.

Между двигателем и турбокомпрессором имеется соединение только через поток выхлопных газов. Частота вращения турбины напрямую не зависит от скорости вращения коленчатого вала двигателя и характеризуется некоторой инерцией, то есть увеличением подачи топлива, увеличением энергии выхлопного потока, а затем увеличением частоты вращения турбины и напором разряда, а мотор, следовательно, получает больше воздуха в цилиндры, что позволяет увеличить подачу топлива. Ниже на фото продемонстрирована схема типового турбокомпрессора и его основных элементов.

Основные компоненты турбокомпрессора: 1 – трубопровод для подачи сжатого воздуха от турбины к диафрагме; 2 – нагнетательное колесо турбины; 3 – корпус нагнетательного колеса; 4 – промежуточный корпус; 5 – сбрасывающий клапан; 6 – диафрагма; 7 – пружина; 8 – диафрагменная камера; 9 – приводное колесо; 10 – корпус турбонагнетателя; 11, 12 – опоры; А – подача воздуха от воздушного фильтра; B – подача воздуха к впускным клапаном; C – обводной канал сбрасывающего клапана для ограничения давления нагнетания; D – подача отработавших газов от двигателя; E – подача отработавших газов к выпускной системе; H – подача смазки; J – отвод смазки; K – подача сжатого воздуха для открытия сбрасывающего клапана.

2. ПРИНЦИП РАБОТЫ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ СИСТЕМ ТУРБОНАДДУВА

Для предотвращения нарастания давления более, чем необходимо на высоких оборотах двигателя, в компрессоре находится специальное устройство, состоящее из разгрузочного клапана и диафрагмы с пружиной, которое обеспечивает контроль давления и оборотов мотора. Полость перед мембраной связана с давлением поступающего воздуха через трубопровод. С увеличением давления, которое происходит с нарастанием частоты вращения коленчатого вала, диафрагма сгибается, сжимая пружину опуская и открывая клапан. Выхлопные газы таким образом проходят через дополнительный обводной канал с тем, чтобы снизить скорость вращения приводного колеса турбины, а значит и разгрузочного колеса. Повышение давления становится постоянным.

Для двигателей, работающих в широком диапазоне скоростей (например, в легковом автомобиле), высокое давление наддува желательно даже на низких оборотах. Поэтому будущее принадлежит турбокомпрессорам с регулируемым давлением. Небольшой диаметр современных турбин и специальные сечения газовых каналов способствуют уменьшению инерционности, то есть турбина очень быстро разгоняется, и давление воздуха очень быстро достигает требуемого показателя.

Для удовлетворения все возрастающих требований, которые необходимы для автомобильной техники в областях потребления топлива, выбросов выхлопных газов и шума, сегодня проектируются и разрабатываются электронные системы контроля за наддувом.

На первом этапе, исходя из определенного количества параметров, таких как температура охлаждающей жидкости, масла, впускной воздух и выхлопные газы происходит анализ состояния двигателя. Кроме того, измеряются обороты двигателя, положение педали акселератора и другие параметры. Все эти данные анализируются компьютером и используются для определения оптимума в условиях давления наддува на мотор.

На втором этапе значение давления передается исполнительным устройствам, контролирующим этот показатель во впускной системе. При определении этого давления также учитываются критические условия работы двигателя, в частности, детонация. Акустические датчики позволяют определить даже самовозгорание в системах мотора. Давление наддува в этом случае уменьшается. Эта операция повторяется до тех пор, пока детонация не исчезнет. Когда детонация остановится, давление наддува снова возрастет до исходного значения. Компьютер также определяет идеальное давление наддува в случае повторяющейся детонации, возникающей, например, из-за использования некачественного топлива.

Электромагнитный клапан получает электрический сигнал, который определяет время его открытия, и работает, соответственно, как специальный регулятор турбины. Таким образом, мембрана действует не на все давление наддува, а только на ее небольшую часть. Данный момент зависит от положения электромагнитного клапана.

Читайте также:  Как можно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя

При нажатии на педаль акселератора компьютер выдает команду закрыть клапан и все выхлопные газы заходят в турбину, вызывая повышение давления наддува и мотор развивает значительную мощность, что делает возможным быстро ускориться автомобилю. После достижения желаемой скорости сбрасывающий клапан открывается, и давление наддува становится стандартным. Ниже на фото продемонстрирована принципиальная схема электронного управления турбонаддувом.

Вариантом системы наддува для двигателей легковых автомобилей является волновой нагнетатель воздуха, также известный, как Comprex. Двигатель, управляемый через зубчатый ремень, делится на секции, ротор вращается в цилиндрическом корпусе с торцами прорезных окон для прохождения свежего воздуха и выхода выхлопных газов. Система окон и полостей выполнена особым образом, что позволяет волнам давления выхлопного потока преобразовать под давлением поток свежего воздуха. Ниже на изображении наглядно отображен волновой нагнетатель системы турбонаддува.

Основные элементы волнового нагнетателя системы наддува двигателя: 1 – поток свежего воздуха под высоким давлением; 2 – зубчатый ремень; 3 – поток свежего воздуха под низким давлением; 4 – поршень двигателя; 5 – поток отработавших газов под высоким давлением; 6 – поток отработавших газов под низким давлением; 7 – ротор; 8 – щелевые окна.

Существенным достоинством волнового нагнетателя является непосредственный газодинамический энергообмен между отработавшими газами и свежим воздухом без участия каких-либо промежуточных механизмов. Такой энергообмен происходит со звуковой и сверхзвуковой скоростью. Волновой обменник, как и механический нагнетатель, автоматически реагирует на изменения нагрузки изменением давления наддува. При постоянном передаточном отношении между двигателем и волновым нагнетателем, энергооб­мен оптимален только для одного рабочего режима.

Для устранения вышеописанного недостатка, на торцах корпуса имеется ряд воздушных «карманов» разной формы и размера, благодаря которым диапазон оптимальной работы нагнетателя расширяется. Кроме того, это позволяет достичь благоприят­ного протекания кривой крутящего момента, чего невозможно добиться при помощи других методов наддува.

Нагнетатель волнового типа по сравнению с другими устройствами наддува требует много места для ременной передачи и систем трубопроводов. Это усложняет возможность его установки в подкапотном пространстве автомобиля. Однако для дизельных двигателей используется турбонаддув с изменяемой геометрией турбины, который позволяет ограничить поток выхлопных газов через турбину при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Ниже на изображение наглядно продемонстрирован принцип работы волнового турбонаддува.

Основные фазы и компоненты участвующие в работе волнового наддува двигателя: а – положение направляющих лопаток при высокой скорости потока отработавших газов; б – положение направляющих лопаток при низкой скорости потока отработавших газов; 1 – крыльчатка турбины; 2 – управляющее кольцо; 3 – подвижные направляющие лопатки соплового аппарата; 4 – управляющий рычаг; 5 – управляющий пневматический цилиндр; 6 – поток отработавших газов.

Подвижные направляющие лопатки соплового типа изменяют сечение каналов, через которые отработанные газы устремляются на крыльчатку турбины. Они соприкасаются в турбине и происходит выброс газа под давлением с желаемым повышающим коэффициентом. При низкой нагрузке двигателя подвижные лопасти открывают небольшое поперечное сечение каналов, так что повышается давление выхлопа назад. Поток газов в турбине развивается на высокой скорости, обеспечивая высокую скорость вала нагнетателя. Поток выхлопных газов действует на более удаленную от оси вала область лопаток крыльчатки турбины.

Таким образом, имеется большая моментная нагрузка на рукоятку, которая увеличивает крутящий момент. При высокой нагрузке направляющие лопатки открывают большее поперечное сечение каналов, что снижает скорость течения потока выхлопных газов. В результате этого турбо нагнетатель при равном количестве выхлопных газов меньше ускоряется и работает с меньшей частотой при большем количестве газов. Этот метод ограничивает давление наддува. Поворачивая кольцо управления, он изменяет угол наклона лопастей, которое устанавливаются под определенным углом либо непосредственно отдельным рычагом управления, установленным на лопастях, или при помощи поворотных камер.

В свою очередь поворотное кольцо осуществляет управление пневматическим цилиндром под действием вакуума или давления воздуха и в качестве альтернативы, с помощью положения обратной связи двигателя лопастей (датчика положения) их открывает. Открытый нагнетатель с изменением геометрии находится в определенном положении и поэтому безопасен, то есть в случае отказа управления ни он, ни двигатель не повреждаются. Однако могут возникать потери, но только от производительности и при низких частотах вращения коленчатого вала.

В заключении отметим, что турбонаддув — это определенный тип наддува, при помощи которого воздух в рабочую область цилиндров нагнетается под сильным давлением за счет использования энергии отработанных газов. Турбонаддув используется на бензиновых и дизельных двигателях. Наиболее эффективен в сочетании с дизельным мотором вследствие высокой степени сжатия газов в двигателе и довольно невысокой частоты вращения вала коленчатого типа. Однако сдерживающими факторами использования и применения систем наддува двигателей на бензиновых моторах являются моменты, связанные с наступлениями детонаций, которые возникают в связи с резким повышением частоты вращения двс. Кроме того, при работе на высоких температурах с отработанными газами может происходить сильный перегрев системы наддува мотора, что в свою очередь приводит к выходу из строя самой турбины автомобиля.

Источник

Adblock
detector