Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя

Преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя

Плюсы и минусы турбированных бензиновых двигателей

Известные автопроизводители увеличивают выпуск машин с бензиновыми двигателями, оснащенными турбогенератором. Популяризация турбодвигателей вызвана повышенным спросом на транспортные средства, обладающие улучшенными динамичными, мощностными и тяговыми характеристиками. Однако, на фоне несомненных преимуществ данные усовершенствования часто приводят к определенным недостаткам и потерям.

История развития турбомоторов

Первые легковые автомобили с турбодвигателем начали появляться в начале 60-х годов прошлого столетия. Техника с турбированным дизелем стала стремительно набирать популярность среди автомобилистов. В отличие от дизельных силовых агрегатов, карбюраторные турбомоторы отставали по таким важным показателям, как экономичность, надежность и пр. Не только начальная стоимость, но и дальнейшее техобслуживание таких машин обходилось намного дороже атмосферных аналогов.

С течением времени современные производители бензиновых моторов вновь обратились к турбокомпрессорам. Это связано со стремительным развитием новых технологий, а также с ужесточением требований международных экологических стандартов.

Преимущества турбированных бензиновых двигателей

Под воздействием турбины в камеру сгорания воздух поступает принудительно. Увеличенное количество кислорода в рабочих цилиндрах приводит к росту объема сжигаемого топлива и, соответственно, мощности самого мотора. Для улучшения мощностных характеристик не нужно наращивать физические объемы камер сгорания и число цилиндров.

Достоинства карбюраторных моторов с турбиной:
  1. Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, мощнее обычного атмосферника почти на 30%.
  2. Улучшены тяговые усилия на пониженных оборотах и общие динамичные показатели (машина быстрее разгоняется).
  3. Такие силовые агрегаты обладают повышенной экономичностью (уменьшен расход топлива и моторного масла).
  4. Экологичность работы (вторичное использование выхлопных газов для раскрутки лопастей турбины).
  5. Компактные размеры системы турбонаддува.
  6. Обеспечение ровной «полки» на графике момента вращения в расширенном диапазоне оборотов.

Слабые стороны бензиновых турбомоторов

К самым большим недостаткам можно отнести срок службы самого турбокомпрессора, причем ресурс турбины на бензиновых двигателях значительно ниже, чем на дизельных. Причиной является более высокая температура отработавших газов. А цена качественной турбины составляет от 800 у.е. и болеше.

Грамотный ремонт с предоставлением официальных гарантий способен выполнить далеко не каждый турбо сервис. Ну и стоимость подобных работ может доходить до 50% от цены новой детали.

При разработке ДВС с турбонаддувом инженерам приходится существенно усложнять ее конструкцию. Общую схему дополняют новыми элементами и устройствами. Производство турбодвигателя обходится намного дороже за счет использования рабочих деталей и узлов, изготовленных из более дорогостоящих жаропрочных сплавов.

В процессе эксплуатации силовых агрегатов данного типа имеется наибольшая вероятность появления эффектов детонации. Особенно остро это проявляется при использовании бензина несоответствующего качества.

Система смазки турбодвигателя нуждается в специальном моторном масле, в состав которого входят особые добавки и присадки, повышающие устойчивость рабочего материала при работе в режиме сверхвысоких температур. Замену масла, масляных и воздушных фильтров здесь необходимо проводить намного чаще по сравнению с безнаддувным вариантом.

Продажа восстановленных турбонагнетателей в Украине

Компания «TurboRotor» — официальный представитель мировых производителей турбонагнетателей. У нас в наличие самые популярные модели турбин к автомобилям на украинском рынке. Если вам нужна особенная турбина, то мы привезем ее под заказ.

Вторая наша специализация – капитальный ремонт турбонагнетателей. На все выполнение нами работы мы предоставляем гарантию в 1 год. Само восстановление займет 1-2 дня. У нас также можно приобрести оригинальные ремкомплекты и наборы уплотнителей для самостоятельного ремонта.

Мы приглашаем к сотрудничеству СТО и частных мастеров. Подробнее об условиях сотрудничества можно прочитать на сайте или обсудить с менеджером в телефонном режиме.

Различия между типами турбонаддува

Турбокомпрессоры, как и другие механические устройства вроде двигателей, имеют историю развития, в которой одни инновации сменялись другими, построенными на предыдущем поколении. Почти все турбины попадают в одно из “семейств турбин”, например: без механизма изменяемой геометрии, с вестгейтом, турбины с изменяемой конфигурацией сопла (VNT, иногда называемые турбинами с изменяемой геометрией) и совсем недавно получившие развитие электрические турбины (E-Turbo).

В этой статье мы рассмотрим эти различные типы турбокомпрессоров, начиная с самых простых/самых ранних типов и заканчивая самыми последними.

Без механизма изменяемой геометрии: Турбокомпрессор с одним фиксированным отношением индюсера к эксдюсеру (также называемым A over R или A/R) также называется свободно плавающим или турбонаддувом с фиксирванной геометрией, поскольку он не предполагает интегрального контроля над скоростью или давлением наддува. Управление Турбонаддувом полностью зависит от двигателя и его систем, обеспечивающих корректное количество энергии в выхлопных газах для питания турбины. Турбокомпрессор точно подобран к двигателю на этапе разработки двигателя, где выбирается оптимальный корпус турбины исходя из соотношения A/R.

Этот тип турбонаддува был разработан самым ранним, но в последние годы стал использоваться на производстве двигателей максимальных уровней мощности и крутящего момента с использованием самых прочных материалов и методов турбостроения для самых больших наземных двигателей в мире, особенно для внедорожной землеройной и строительной техники объемом от 64 до 110 литров. То, что эти типы турбин являются самыми простыми конструкциями, не означает, что они не используют новейшие технологии; фактически, новые турбокомпрессора механизма изменяемой геометрии часто используют титановые колеса и высоконикелевые кобальт-вольфрамовые сплавы для обеспечения эксплуатации до 20 000 часов.

Турбокомпрессоры с вестгейтом: вестгейт, или перепускной клапан турбокомпрессора, был применен при создании турбокомпрессора много лет назад, чтобы улучшить производительность турбонаддува и двигателя. Эти типы устройств использовались еще в 1940-х годах в циклонном двигателе Wright R-1820, использовавшейся на знаменитой Летающей крепости B-17 (пилоты могли вручную управлять работой нагнетателей с перепускным клапаном своих B-17s).

Читать еще:  Что такое заварка двигателя

Турбонаддув с вестгейтом предполагает несколько дополнительных компонентов, обеспечивающих контроль над перепуском потока выхлопных газов. Внутренний клапан сброса установлен на рычаге, который проходит через втулку в корпусе турбины. К нему приварен внешний кривошипный узел. Этот кривошип управляется либо пневматическим, либо электрическим приводом.

Пневматический привод может приводиться в действие давлением воздуха или вакуумом и управляться шлангом от выхода компрессора или регулирующим клапаном в вакуумном контуре транспортного средства. Электропривод реагирует на команды от собственного электронного блока управления автомобиля.

Перепускной клапан позволяет контролировать поток выхлопных газов в обход турбинного колеса. Это позволяет использовать меньший корпус турбины для максимального ускорения турбины при низких оборотах двигателя, когда клапан wastegate закрыт.

При более высоких оборотах двигателя, когда напряжение на корпус турбины приближается к максимальному, клапан сброса открывается, позволяя некоторому количеству выхлопного газа обойти колесо турбины и слиться непосредственно с потоком выхлопных газов.

Это увеличивает пропускную способность корпуса, уменьшая обратное давление и позволяя двигателю свободно дышать для максимальной мощности. Таким образом можно достичь более высокой мощности двигателя с улучшенной реакцией на низких оборотах.

В простейшей схеме управления вестгейтом привод давления соединен шлангом непосредственно с выходом компрессора. Когда турбина работает на низкой скорости и низком уровне наддува, давление в шланге и приводе также низкое, поэтому перепускной клапан турбины закрыт.

Когда водитель автомобиля разгоняется, турбонаддув реагирует на увеличение скорости выброса выхлопных газов, ускоряясь и обеспечивая большее давление наддува и приток воздуха к двигателю. Когда это давление наддува достигает заранее заданного уровня, это заставляет шток привода двигаться и открывать перепускной клапан турбины, позволяя избыточному выхлопному газу поступать непосредственно в выхлопную систему автомобиля.

Когда водитель замедляется, давление наддува от турбонаддува уменьшается, и перепускной клапан снова закрывается.

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины (VNT): турбины с изменяемой геометрией гораздо более сложны, чем турбины с технологией перепускного клапана. Такой турбокомпрессор предназначен для максимального увеличения наддува во всем рабочем диапазоне двигателя, устраняя запаздывание турбонаддува.

Он использует сложную точную переменную лопастную или сопловую технологию. Эти движущиеся части управляются давлением, вакуумом или электронными приводами, связанными с системой управления двигателем.

Гарретт запатентовал эту идею в 1953 году; но только в конце 1980-х годов турбины VNT были коммерчески развернуты в 1988 году при производстве Honda Legend и 1989 году при производстве Shelby Daytona CSX-VNT. По-настоящему первый успешный запуск состоялся на дизельном двигателе несколько лет спустя, в 1991 году, на турбодизеле прямого впрыска Fiat Croma.

В частности, VNT на турбодизелях был настолько успешным, что почти все современные турбодизели для легковых автомобилей используют VNT наряду с непосредственным впрыском топлива.

Корпус турбины выбирается в соответствии с максимальной номинальной мощностью двигателя, а затем, изменяя положение лопастей и размер газового канала в колесе, можно достичь постоянной адаптации соотношения А/Р, предлагая значительно улучшенную производительность в более широком рабочем диапазоне двигателя.

Движение лопастей управляется приводом, соединенным с внешним кривошипно-шатунным узлом. Этот кривошип соединяется через короткий вал с внутренним рычагом управления и передает движение на кольцо, которое управляет движением всех лопастей с помощью их лопастных рычагов.

В положении минимального расхода выхлопные газы разгоняются через лопасти до более высокой скорости, чтобы придать максимальное ускорение турбине и компрессору с быстрым повышением давления наддува. По мере увеличения оборотов двигателя и нагрузки лопасти перемещаются в полностью открытое положение, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность и уменьшить обратное давление для лучшего дыхания двигателя.

На современной турбине с изменяемой геометрией положение лопастей постоянно и быстро меняется как реакция на сигналы от ЭБУ автомобиля, чтобы соответствовать не только действиям водителя, но и множеству настроек, контролирующих эффективность сгорания и выбросы выхлопных газов.

Наш ВНТ представлял собой ступенчатое изменение производительности турбокомпрессора по сравнению с вышеупомянутыми свободно плавающими и отработанными турбинами.

Электронные турбины, или e-turbos, представляют собой грандиозный скачок в турботехнологии 21-го века. Вплоть до e-turbo вся энергия, используемая для питания колес турбины и компрессора, поступала из отработанных выхлопных газов; в то время как e-turbo все еще использует выхлопные газы при увеличении оборотов двигателя, он —как и следовало ожидать — приводится в движение небольшим электрическим двигателем.

Одним из ключевых факторов, влияющих на развитие e-turbo, является небольшой, но очевидный переход от традиционных 12-вольтовых электрических систем к 48-вольтовым системам, типичным для мягких гибридных силовых агрегатов. До сих пор просто не хватало мощности, чтобы запустить маленький электромотор, необходимый для быстрого запуска турбонаддува, но 48 — вольтовые системы преодолели это препятствие.

Мало того, что турбины могут быть компактнее по размеру, что обеспечивает лучшую производительность во всем диапазоне оборотов двигателя, e-turbo может также служить электрическим генератором для улавливания и хранения тепловой энергии выхлопных газов в качестве электрической энергии путем зарядки аккумулятора при определенных условиях.

Читать еще:  Двигатель hr15 какие свечи

По мере того, как мир движется к более основательно электрифицированным силовым агрегатам, включая мягкие гибриды, мы должны ожидать быстрого роста числа электронных турбин на рынке в течение следующих нескольких лет.

У вас нет прав, чтобы отправлять комментарии

Как работает система Biturbo и чем она отличается от Twin-Turbo

Турбина — это всегда хорошо, а две турбины еще лучше» — говорят поклонники «турбовых» движков. Еще не так давно мотор с турбокомпрессором был чем-то диковинным и встречался крайне редко, сегодня же турбины устанавливают практически все автопроизводители, а некоторые и по две.

Такие слова как Biturbo или Twin-Turbo слышали многие, однако не все знают, что это за технологии и в чем их суть. Также многие до сих пор не понимают в чем отличие «Твинтурбо» от «Битурбо», одни утверждают, что это одно и то же, другие твердят, что это абсолютно разные вещи. Ответы на эти и многие другие вопросы я постараюсь дать в этой статье, вы узнаете, как работает система Biturbo и Twin-Turbo, а также есть ли между ними отличие.

Что такое Biturbo и Twin-Turbo?

Если коротко, то по большому счету это одна и та же технология только с разным названием. Смысл состоит в том, чтобы использовать две турбины вместо одной. Для чего? Основная цель установки, сдвоенной или двойной турбины — избежать такого явления как «турбояма», когда при повышении оборотов возникает «провал», временная задержка отдачи турбодвигателя. То есть, мотор какое-то время не может обеспечить требуемый объем мощности. Решением этой проблемы и стала система Biturbo, состоящая из двух небольших турбокомпрессоров.

Biturbo и Twin-Turbo — в чем разница?

Принципиальной разницы между этими системами нет, разве что название. Конструктивно это одна и та же технология и отличие всего лишь в маркетинге разных производителей. Одним нравится название Biturbo, другим — Twin-Turbo. Обе системы успешно устанавливаются как на бензиновые, так и на дизельные авто. Система Битурбо на бензиновых моторах обычно довольно требовательна к качеству и октановому числу. Использование плохого бензина приводило к появлению детонации, а также нестабильной работе силового агрегата.

Кроме основной задачи — недопущение возникновения такого явления как «турбояма», система, состоящая из двух турбин, позволяет получить существенную прибавку мощности. Также благодаря технологии Biturbo можно добиться существенного снижения расхода топлива, улучшения показателей максимального крутящего момента в более широком диапазоне.

Какие разновидности схем подключения компрессоров существуют?

Системы типа Twin-Turbo и Biturbo отличаются между собой схемой подключения наддува. Как правило подключение реализуют по трем основным схемам: параллельная, последовательная, а также ступенчатая. Далее вы узнаете о каждой из них более детально.

Параллельная схема. Данный тип подключения предусматривает два одинаковых нагнетателя, которые работают одновременно, параллельно друг другу. Главная суть такого типа подключения состоит в том, чтобы снизить инерционность, которая наблюдается при использовании одной большой. Перед тем как поступить в цилиндры, воздух, который нагнетает Biturbo, отправляется во впускной коллектор, где происходит его смешивание с топливом и подача в камеры сгорания. Такую схему, как правило, применяют на дизельных моторах.

Последовательно-параллельная схема. Такой тип подключения представляет собой две одинаковые турбины, которые работают в разных режимах. Одна из турбин постоянно работает, обеспечивая экономию топлива и необходимую мощность на средних оборотах. А вторая «улитка» вступает в работу в случае увеличения нагрузки и повышении оборотов двигателя. За переключение режимов отвечает специальный клапан, который работает под управлением ЭБУ двигателя. Система позволяет эффективно избежать возникновения «турбоямы», обеспечивая плавный равномерный разгон. Как только ЭБУ замечает повышение оборотов в работу встает вторая вспомогательная турбина, в результате чего мотор имеет хороший подхват без провалов и задержек. Похожий принцип используют системы TripleTurbo, у которых не два, а целых три турбокомпрессора.

Ступенчатая схема. Двухступенчатая схема турбонаддува — это две турбины, которые имеют разный размер. Установленные «улитки» последовательно соединены с впускным и выпускным каналами. В каналах имеются перепускные клапана, способные регулировать потоки воздуха и выхлопных газов. Такая схема может работать в трех режимах.

На низких оборотах клапаны закрыты, а отработавшие газы идут по каналам через две «улитки». Из-за низкого давления газов, крыльчатки большой турбины почти не вращаются. Воздух свободно проходит мимо обеих ступеней компрессоров, при минимальном избыточном давлении.

Когда обороты двигателя увеличиваются происходит открытие клапана, в результате чего большая турбина начинает включаться в работу. Большой нагнетатель создает давление и сжимает воздух, затем подает его на малое колесо, тем самым еще больше сжимая его.

В момент максимальной нагрузки двигателя, оба перепускных клапана открыты на 100%, это приводит к тому, что поток отработавших газов идет сразу на большую «улитку» и проходя через нее нагнетается в цилиндры. Такой ступенчатый тип, как правило, используется на дизельных моторах.

Плюсы и минусы двойной турбины

Из преимуществ стоит выделить:

  1. Решение проблемы турбоямы;
  2. Прибавка в мощности при относительно небольших объемах силового агрегата;
  3. Обеспечение высокого крутящего момента, прекрасная динамика;
  4. Мотор с Biturbo будет иметь намного более экологичный выхлоп, по сравнению с обычным силовым агрегатом. Этого удается достичь благодаря более эффективному сгоранию топлива;
  5. Экономия топлива.
Читать еще:  Двигатель генератор схема пуск

Недостатки у Битурбо следующие:

  1. Требовательность к качеству топлива и моторного масла;
  2. Высокая стоимость технологии, которая в конечном итоге приводит к удорожанию всего силового агрегата;
  3. Сложная конструкция;
  4. Дорогой и сложный ремонт.

На этом буду заканчивать. Как видите любая, даже самая сложная технология, имеет простое объяснение, главное вникнуть в суть вопроса. Спасибо за внимание, пишите в комментах доводилось ли вам попробовать технологию «Твинтурбо» и «Битурбо» лично, а также какие ваши впечатления о данных системах. Берегите себя, до новых встреч на savemotor.ru

Видео по теме: Что такое Biturbo и Twin-Turbo? В чем их отличия и как это работает?

Турбированный двигатель автомобиля

Все водители слышали о том, что большинство современных автомобилей производители предлагают в варианте с турбированными двигателями. У таких моторов имеются, как сторонники, так и противники. В интернете на различных сайтах и форумах можно встретить кучу всевозможных мифов о том, почему не стоит покупать турбированные двигатели. На деле же, многие из распространенных слухах о таких моторах преувеличены или уже не актуальны для современных силовых агрегатов. В рамках данной статьи рассмотрим, что такое турбированные двигатели, и какие преимущества и недостатки у них имеются на самом деле.

Что такое турбированный двигатель

Турбированный двигатель, без лишней скромности, можно назвать едва ли не главным открытием современного производства моторов. Создатели турбированных двигателей ставили перед собой задачу повысить мощность мотора, но при этом сохранив прежний рабочий объем. Плюс ко всему, поскольку такие двигатели предполагалось устанавливать на массовых автомобилях, нужно было учесть фактор их надежности.

В турбированном двигателе топливовоздушная смесь направляется в камеру сгорания под давлением. За счет этого удается повысить крутящий момент и в целом мощность двигателя.

Турбина устанавливается, в том числе, на малообъемных двигателях, где важно малое использование топлива, а современные стандарты требуют от таких двигателей повышенную экологичность. Турбина в таких двигателях приводится к работу за счет остаточной энергии, которая остается в выхлопе. Выхлопные газы, в том числе, отвечают за образование принудительного давления в цилиндрах, где топливовоздушная смесь подготавливается к дальнейшей работе.

Обратите внимание: Турбины изначально устанавливались на дизельных двигателях, поскольку, в силу конструктивных особенностей, их использование на бензиновых агрегатах снижало надежность, а также повышало стоимость. Но позже конструкция турбины была улучшена, что позволило ее использовать, в том числе, на бензиновых моторах в массовом сегменте.

Плюсы турбированных двигателей

Турбированные моторы имеют следующие преимущества, за которые их выбирают автомобилисты:

  • Повышенная мощность при прежнем объеме. Соответственно, динамические характеристики автомобиля с турбированным двигателем будут лучше, чем автомобиля с атмосферным двигателем того же объема;
  • Лучше экологические свойства, а вместе с тем и большая экономичность. Турбированный двигатель лучше с экологической точки зрения, поскольку топливо сгорание более полно, и меньше отработавших газов и вредных примесей отправляется в атмосферу;
  • Турбированный двигатель работает тише, чем атмосферный;
  • Возможность выбора. Сейчас турбированные двигатели имеются, как бензиновые, так и дизельные;
  • Наличие интеркулера. Поступающий воздух охлаждается, благодаря интеркулеру, что положительно сказывается на эффективности использования топлива и сохранности агрегатов;
  • Для быстрого старта с места нет необходимости сильно повышать обороты.

Минусы турбированных двигателей

Есть у турбированных моторов и явные минусы, которые для многих водителей перевешивают имеющиеся плюсы:

Стоимость покупки и обслуживания. Конструктивно турбированные двигатели устроены более сложно. Соответственно, стоимость таких агрегатов выше. В среднем, автомобиль с турбированным мотором стоит на 10-20% больше, чем “собрат” с атмосферным двигателем. Но не только начальная стоимость выше для турбированных двигателей, но и цена обслуживания. Кроме того, не все сервисы берутся за работу с турбированными двигателями;

  • Выше вероятность поломки. Поскольку конструкция турбины более сложная, такие моторы менее надежные, чем атмосферные. Но в последнее время эта ситуация значительно улучшилась, и производители сумели добиться достаточной надежности и турбированных моторов, но только при правильной эксплуатации. В инструкции к автомобилю с турбированным двигателем можно встретить информацию, что мотору нужно давать “отдыхать” на холостых оборотах после продолжительной работы. Если поездка длилась более 2 часов, нужно дать минут 10 поработать двигателю на холостом ходу перед тем, как его выключать;
  • Привередливость к топливу и маслу. Турбированные двигатели более привередливы к качеству топлива и масла. Рекомендуется заправлять такие моторы только топливом с высоким октановым числом, а также использовать масла проверенных производителей;
  • Высокое потребление топлива при агрессивной езде. Выше отмечалось, что турбированный двигатель позволяет повысить мощность, и он достаточно экономичный. Это так, но все зависит от стиля езды. Если водитель агрессивно давит на педаль акселератора при старте с каждого светофора, расход у турбированного мотора будет выше, чем у атмосферного;
  • Повышенные требования к качеству воздуха. Владельцу автомобиля с турбированным мотором нужно тщательно следить за качеством подаваемого воздуха и чаще менять воздушный фильтр.
  • Турбированный мотор при правильной эксплуатации способен прослужить не меньше, чем атмосферный.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector