Содержание
Двигатель турбо: описание, характеристики, принцип работы и фото
Каждый автомобилист знает, что двигатели внутреннего сгорания по своему устройству и принципу действия разделяются на атмосферные и турбированные. Но не все понимают, в чем разница между этими силовыми агрегатами. Давайте рассмотрим, чем отличается двигатель турбо, как он устроен и как работает. Познакомимся с этими моторами на примере современных агрегатов группы VAG.
Бензиновые турбомоторы
Бензиновый турбомотор – это двигатель внутреннего сгорания с искусственно повышенной за счет турбины степенью сжатия в камерах. Повышение данного показателя дает увеличение мощности и других технических характеристик. Еще с момента создания первого двигателя внутреннего сгорания инженеры пытались прибавить мощность без существенного изменения рабочего объема ДВС.
На первый взгляд это решение было практически на поверхности – нужно было помочь мотору более эффективно «дышать». Это бы позволило получить лучшие характеристики сгорания топливной смеси. Обеспечить это можно за счет дополнительной подачи воздуха. Значит, необходимо подавать его в цилиндры принудительно, под давлением. Благодаря дополнительному объему воздуха топливо будет полностью сгорать, что и поможет увеличить мощность. Но внедрялись данные технологии очень медленно. В самом начале турбокомпрессорное оборудование использовалось только для больших моторов кораблей и авиации.
История бензиновых турбированных ДВС
Первый двигатель турбо был установлен еще в прошлом веке. Впервые автомобильные турбированные ДВС начали выпускать в 1938 году. В начале 60-х в США стали производить и первые моторы с турбиной для легковых авто. Это автомобили Oldmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza. При всех своих характеристиках двигатели не отличались высокой надежностью и износостойкостью.
Начало популярности
Популярными ДВС с турбокомпрессором стали в 70-х годах. Тогда их стали массово устанавливать на спортивные авто. Но в гражданских автомобилях двигатель турбо не стал популярным из-за высокого расхода топлива. Этим недостатком отличались все турбированные бензиновые двигатели той эпохи. А ведь расход топлива был очень важен в тот период. Это время пришлось на нефтяной кризис в 70-х годах.
Устройство бензиновых турбо-ДВС
Алгоритм работы бензинового турбированного силового агрегата заключается в применении специального компрессора. Задача последнего – нагнетать в камеры сгорания дополнительный объем воздуха. За счет улучшения наполнения цилиндров смесью воздуха и топлива растет среднее эффективное давление за цикл и повышается мощность. В качестве привода системы турбонаддува применяются отработанные газы, энергия которых делает полезную работу.
Современный компрессор представляет собой корпус с подшипниками, колесо, перепускной клапан, корпус турбины. В последнем имеются каналы для движения смазки. Также присутствует в конструкции вал ротора, подшипники скольжения, компрессор, пневматический привод перепускного клапана. В корпусе, где монтируются подшипники, установлен ротор. Он представляет собой вал с закрепленными на нем турбинным и компрессорным колесами. На последних имеются лопасти. Данный ротор может вращаться за счет подшипников скольжения. Для их смазки и охлаждения поступает масло из смазочной системы двигателя. Чтобы корпус подшипников дополнительно охлаждался, используются также и каналы охлаждающей жидкости. Данный элемент компрессора изготовлен в форме улитки.
Принцип действия
Патрубок турбины соединен с выпускным коллектором. А компрессорный – с впускным. Как уже было замечено, турбокомпрессор приводится в действие за счет энергии отработанных газов. Они при попадании в турбину вращают ротор, отдавая тем самым энергию. Далее через приемную трубу газы попадают в выхлопную систему.
Колесо компрессора и «улитки» установлены на одном и том же валу. За счет вращения турбины компрессорное колесо всасывает воздух из воздушного фильтра и нагнетает его в камеры сгорания. В зависимости от уровня наддува устройство может повысить силу давления от 30% до 80%. При помощи этого двигатель с одним и тем же объемом может принимать смесь в больших количествах. Именно за счет этого мощность агрегата повышается от 20% до 50%. Выхлопные газы и их энергия в значительной мере повышают КПД мотора.
Турбодизельные агрегаты
Примерно так же устроен и двигатель турбо (дизель). Принцип действия турбокомпрессора не отличается от бензинового. Единственное отличие – наличие интеркулера. Это специальный механизм, который охлаждает воздух, прежде чем он попадет в цилиндры. Объем холодного воздуха меньше, чем теплого. Это значит, что холодный воздух можно «затолкать» в цилиндр в большем количестве.
Двигатели TSI
Эти агрегаты устанавливаются на современные модели автомобилей от «Фольксваген», «Ауди» и «Шкода». Все они относятся к одному концерну. Производители утверждают, что это моторы нового поколения, в которых удачно сочетаются мощность и экономичность. В случае с обыкновенным классическим ДВС при малом объеме, особой мощности от него ждать не приходится. Если вес автомобиля равен одной тонне, а двигатель маломощный, это приведет к высокому расходу топлива из-за малой динамики и работы на высоких оборотах.
Двигатель с большим объемом имеет высокий расход за счет увеличенной камеры сгорания. Турбо-двигатели («Шкода Октавия», «Фольксваген» и «Ауди») – это настоящее чудо инженерной мысли. В данных силовых агрегатах сочетается скромный расход топлива и достаточная мощность при сравнительно небольшом объеме.
TSI: устройство
По объему эти агрегаты могут быть различными. Так, производят ДВС на 1,2; 1,4; 1,6 л. А также двигатель 1,8 турбо, 2,0 л. Мощность мотора растет за счет большего объема. И это верное решение. А дальше поговорим об отличиях.
Турбированный и компрессорный
TSI – это одновременно и турбированный, и компрессорный агрегат. Специалисты группы VAG применили такую конструкцию, чтобы решить стандартную проблему мотора. Это провалы на небольших оборотах двигателя. Если рассматривать классические турбодвигатели, то «улитка» функционирует за счет отработанных газов. Сила давления при работе на небольших оборотах не дает возможности нагнетателю создавать нужное усилие и подавать в камеры сгорания достаточное количество воздуха.
На двигатель 1,8 турбо («Фольксваген») устанавливается компрессор. Он не дает падать мощности. Максимальный крутящий момент в обыкновенном атмосферном двигателе находится на уровне около 5000 об./мин. В случае с моторами TSI максимум крутящего момента пребывает в диапазоне от 1500 об./мин до 4500 об./мин. Это рабочий интервал, который используют большинство водителей. В моторах TSI за счет применения двух турбин создается давление до 2,5 Бар.
Компрессор
Данный узел функционирует от отдельного привода ременного типа. Он отличается высоким передаточным числом. Включается компрессор только тогда, когда водитель нажмет на газ. На оборотах, близких к холостым, давление составляет 0,8 BAR – это достаточно много. За счет этого получаются отличные динамические характеристики. Так работает двигатель «Ауди» 1,8 турбо с TSI. Прошлое поколение этих моторов не оснащено компрессором. Здесь имеется только турбина.
Турбированный двигатель 1,8 от «Фольксваген»
Этот агрегат присутствует на рынке порядка 20 лет. Данная модель ДВС очень популярна и дала старт спросу на моторы с турбонаддувом. Таким двигателем оснащались многие модели автомобилей от группы VAG. Дебют этой силовой установки состоялся в 1995 году.
Впервые двигатель («Фольксваген Пассат» б5) 1.8 турбо был установлен на Ауди «А4» (да, на них используют одинаковые моторы). Что касается характеристик, то существует несколько моделей мощностью в 150 и 210 лошадиных сил. В 2002 году создали мотор мощностью 190 «лошадей». Турбированный двигатель от «Фольксвагена» стал началом совершенно новой философии относительно бензиновых ДВС. Он дал хорошую производительность при сравнительно небольшом объеме за счет турбины. Преимуществом данного агрегата является умеренный аппетит.
Модель «А4» от «Ауди» потребляет до 8 литров на 100 километров по трассе. В городских условиях расход топлива составляет не более 10 литров. За счет наличия 20 клапанов в ГБЦ и турбонагнетателя, инженеры «Фольксвагена» смогли получить более высокие показатели крутящего момента до того, как обороты достигнут отметки в 2 тысячи.
Так, в этом моторе объединена отличная эластичность, которая свойственна турбодизельным установкам, но при этом культура работы – бензиновая. Данный агрегат может быть также легко переоборудован на газ. Силовая установка является одной из лучших во всей линейке. Производительностью, умеренным расходом топлива и высокой надежностью может похвалиться двигатель. «Пассат» (1.8 турбо) не имеет никаких конструктивных недостатков агрегата. Даже сейчас, в эпоху современных TSI, равных этому мотору практически нет.
Турбодвигатели: преимущества и недостатки
Главный плюс, которым обладает турбомотор, – повышенная мощность. Это основная цель, которую удалось достичь без существенных изменений в конструкции. При одинаковых объемах с атмосферными моторами двигатель турбо может выдавать на 70% больше крутящего момента и мощности. Компрессор снижает процент вредных веществ в выхлопных газах. Двигатель, оснащенный турбиной, имеет значительно более низкий уровень шума.
Эти силовые установки можно устанавливать на любые автомобили. Главный недостаток – высокий расход топлива. Объем воздуха увеличивается, растет и количество потребляемого топлива. Данную проблему инженеры решить не могут. Также к недостаткам относятся трудности в эксплуатации. Эти ДВС очень чувствительны к качеству горючего и масла. Дополнительно к минусам относят низкие сроки службы масла и очистительных фильтров. Мотор работает на повышенных оборотах. За счет этого масло быстрее теряет свои свойства.
Атмосферный или турбированный двигатель
Что такое атмосферный и турбированный двигатель (мотор) доподлинно известно производителям моторов, да небольшому кругу специалистов, которые занимаются ремонтом двигателей. Большая часть автомобилистов имеет слабое представление о различиях этих двух типов.
Атмосферный
Обычный классический двигатель внутреннего сгорания (АДВС), имеющий давно разработанную конструкцию, доведённую до совершенства за долгие годы эксплуатации.
Турбированный
ДВС (ТДВС), но в его конструкцию добавили турбину, закачивающую воздух под давлением, заметно увеличивая мощность моторов. У каждого типа двигателя имеются как положительные, так и отрицательные стороны. Минусом АДВС принято считать малую мощность, невысокую экономичность, устаревшую конструкцию и большой вес. Атмосферные двигатели отличаются скромной динамикой и невозможностью выдавать номинальную мощность в горной местности с разреженным воздухом.
Однако вся автообщественность отмечает высокую надёжность как главный плюс этого типа моторов, что для российских условий эксплуатации перевешивает все минусы. За время доработок и усовершенствования в двигателе почти не осталось элементов, которые могут сломаться.
Последними изменения в конструкции этого типа моторов произведены около 20 лет назад и в настоящее время какие-либо новшества в конструкцию двигателей вносятся разве что из соображения снижений вредных выбросов. АДВС не только надёжен, но и не прихотлив. Он легче переносит «пытки» плохим бензином, что весьма актуально для владельцев автомобилей бюджетного класса. Этот тип однозначно имеет больший ресурс по сравнению со своим турбированным собратом.
И только с хорошей стороны показал свою трудоспособность и выносливость. Многие моторы вне зависимости от топлива проезжают до 500 тыс.км без каких-либо серьёзных вмешательств. Известны и такие автоэкземпляры, у которых кузов сгнил полностью, а мотор потом успешно эксплуатировался на другом транспортном средстве.
В смысле ремонтопригодности атмосферный двигатель можно перебрать полностью и снова собрать, что по сравнению с ТДВС обойдётся намного дешевле.
Видео
Турбированный тоже имеет как достоинства, так и недостатки. К последним относится сложность конструкции, недолгий срок службы турбины и небольшой ресурс самого ТДВС. Поломки этого типа случаются чаще, т. к. и турбина работает при высоких температурах, и сам двигатель эксплуатируется в условиях повышенных нагрузок. Чтобы увеличить эксплуатацонный срок турбины рекомендуется перед отключением дать поработать ей на холостых оборотах и остыть.
При интенсивной езде расходуется больше топлива, а к его качеству турбированные двигатели предъявляют высокие требования.
Эксплуатация и уход за турбиной усложнены из-за необходимости применения специальных масел, установки турбо-таймера и т. д. Для их обслуживания и ремонта требуются специалисты высокой квалификации. А большой расход масла для турбодвигателей – это нормальное явление.
Причём, этот тип мотора требует регулярной замены и масляного фильтра: и масло и фильтр служат меньше, чем у атмосферных, в 2 раза. Одно из достоинств ТДВС – высокая мощность при малом объёме, что позволяет добиваться низкого расхода топлива в городских режимах движения и снижения вредных выбросов. За счёт дополнительного турбонаддува топливо сгорает практически без остатка. Такой тип устанавливается на тяжёлых автомобилях. Владельцы машин с ТДВС в полной мере могут наслаждаться не только динамикой в движения и бесшумностью, чем не может похвастать атмосферный мотор.
Стоимость эксплуатации двигателя напрямую зависит от его конструкции. Для моторов со сложной конструкцией необходимы качественное масло и бензин. Они требуют и квалифицированного дорогостоящего сервиса. И чем проще конструкция ДВС, тем дешевле обходится его содержание и поддержание нормальной работы. В настоящее время большинство автопроизводителей стремятся увеличить мощность моторов, и, стараясь уменьшить расход, перешли на выпуск машин с турбированными двигателями. Это позволяет выпускать экологичные и достаточно мощные транспортные средства, но приводит к усложнению конструкции ТДВС, а значит, к уменьшению его ресурса.
Приобретая новый автомобиль с турбированным двигателем владелец пользуется его достоинствами до тех пор, пока не столкнётся с необходимостью ремонта. По окончании гарантийного срока машина с ТДВС превращается в скопище проблем. Поэтому, обладатели машин с ТДВС эксплуатируют его до окончания гарантийного срока, а затем стараются от него избавиться. Покупатели подержанных машин должны заранее рассчитывать предстоящие затраты, если ресурс двигателя вызывает сомнения. От продажи подержанной машины с турбированным мотором продавец потеряет средств больше, чем потерял бы, продавая атмосферный двигатель с гораздо большим ресурсом.
Какой же их двух типов предпочтительнее? Если говорить о динамике и мощности, то, конечно, выбирать следует турбированный. Но с ним нужно готовиться к расходам на качественное топливо, масло, эксплуатацию. В этом же смысле менее прихотливым и требовательным является атмосферный двигатель. Он подходит для тех, кто ограничен в средствах.
Впрочем, сейчас можно турбировать и атмосферный двигатель, но и эта работа очень затратна: потребуются дополнительные материалы и их установка. Придётся купить турбину, интеркулер, дополнительный блок-перехватчик. Оптимизируется топливная система — устанавливается бензонасос с большей мощностью, усиливается поршневая группа.
Нужно покупать форсунки, пропускная способность которых больше, и многое другое. Тюнинг двигателя обойдётся не дёшево и прежде чем заняться этим, следует убедиться в его необходимости.
Турбированный двигатель: плюсы и минусы
Основной характеристикой любого двигателя считается его мощность. Чем выше этот показатель, тем быстрее машина. Рассмотрим и сравним основные показатели турбированных и классических атмосферных двигателей.
Что представляет собой турбированный двигатель
Турбированный двигатель по внутреннему устройству мало чем отличается от классического атмосферного. Благодаря специальной системе турбонадува, которая отвечает за нагнетания давления в цилиндрах, этот вид двигателя и получил свое название. В систему входит: турбокомпрессор, охладитель (интеркулер) и турбина. Такое нехитрое приспособление использует энергию отработанных газов для нагнетания сжатого воздуха в камеру сгорания. Большой поток воздушной смеси, попадая в камеру, после полного сгорания топлива выделяет больше энергии. Интеркулер охлаждает воздух, в результате чего в двигатель за один прием попадает больше кислорода, тем самым делая процесс более эффективным.
Турбированные двигатели бывают бензиновые и дизельные. Бензиновые более мощные. Температура отработанных газов в таком агрегате – 10000С, соответственно, и нагрузка на стенки турбины выше. Корпус турбины изготавливается из высокопрочных сплавов, но ресурс работы ограничен. Инженеры придумывают всяческие уловки, чтобы хоть как-то продлить их жизнедеятельность.
Основные преимущества и недостатки турбированного двигателя
Мнения относительно турбированного двигателя разделились. Одни считают его прочной системой, другие – ненадежной. Попробуем разобраться.
Такая турбина привлекает любителей быстрой езды, при незначительном объеме ДВС она способна показать отличную разгонную динамику. К следующему преимуществу можно отнести тот факт, что владелец турбированного мотора получает снижение расхода топлива в расчете на общее количество лошадиных сил. Если сравнить показатели потребления топлива, то турбированный мотор будет требовать его значительно больше, нежели классический атмосферный.
Аргументов, собранных против турбированных двигателей тоже достаточно. Во-первых, – это завышенные требования к качеству топлива и материалом. Обслуживаться придётся только на проверенных станциях и менять синтетическое масло (оно не из дешевых) в строго установленные строки (1 раз на 10 тыс. км) и в строгом соответствии с техническими требованиями. Необходимо учесть и длительное прогревание машины в холодное время года, а это дополнительный расход. Ресурс, как турбины, так и двигателя одинаковый (не более 120-150 тыс. км). Потом мотор подлежит капитальному ремонту, а турбину необходимо заменить новой. В любом случае – это лишние затраты для владельца. Теперь понятно, что эксплуатация турбированного двигателя требует к себе более бережного и внимательного отношения. Техническое обслуживание автомобиля с турбинной тоже обойдется дороже.
Какой лучше: турбированный или атмосферный?
Однозначно ответить на этот вопрос сложно. Сама конструкция обоих двигателей идентична, тоже можно сказать и о функционировании моторов. Отличие только в способе подачи потока воздуха в камеру сгорания. У турбированного двигателя за это отвечает специальная система, а в классическом — воздух попадает в камеру сгорания под воздействием атмосферного давления.
Теперь каждый должен принять решение, что для него важнее: динамические характеристики или простота в обслуживании? Для размеренной езды лучше отдать предпочтение атмосферному двигателю, но если придется совершить резкий манёвр на своем пути, то нехватка лошадиных сил сразу будет ощутима.
Прежде, чем выбрать автомобиль, следует определиться, какие задачи он должен выполнять и на какие средства вы рассчитываете и готовы вложить.
Источник http://fb.ru/article/287582/dvigatel-turbo-opisanie-harakteristiki-printsip-rabotyi-i-foto
Источник http://remontpeugeot.ru/dvigateli-pezho/atmosfernyj-ili-turbirovannyj-dvigatel.html
Источник http://radar24.by/faq/1387-turbirovannyy-dvigatel-plyusy-i-minusy.html
