Турбо или атмосферник: Почему атмосферный мотор лучше турбированного — Лайфхак

Содержание

Почему атмосферный мотор лучше турбированного — Лайфхак

Лайфхак
Эксплуатация

trander.us

Автопроизводители массово переводят свои машины с атмосферных двигателей внутреннего сгорания на силовые агрегаты с наддувом, объясняя это борьбой за экономию и экологию. Но так ли хороша для автовладельца эта мода на «турбо» под капотом?

Максим Строкер

Уже боле десятка лет бензиновые турбированные моторы ведут массированное наступление на своих атмосферных коллег. На первый взгляд, превосходство турбодвигателей налицо: если в начале 2000-ных с 1 литра рабочего объема типичного двигателя легковушки автопроизводители умели снимать 60—70 л. с., то теперь, благодаря турбонаддуву, тот же литр выдает и 100, и 150 л. с. Красота! Но она, как и положено, требует жертв. Турбированный мотор сложнее с точки зрения конструкции. Кроме того, его узлы (особенно у двигателей 1—1,5 литра) работают в гораздо более жестких условиях, нежели у аналогичного по объему «атмосферника».

Все это означает, что ресурс и надежность турбодвигателей по определению гораздо ниже, чем у атмосферных конкурентов. Известно, что ресурс простого атмосферного агрегата может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Столь выдающиеся показатели надежности — прямое следствие относительной простотой конструкции и их более снисходительному отношению к качеству топлива и моторного масла. Когда от плохого бензина «атмосферник» только «покашляет», турбомотр может и вовсе попроситься в дорогостоящий ремонт. Даже если с атмосферным двигателем что-то произойдет, простота его конструкции гарантирует меньшие затраты на устранение неполадок по сравнению с решением возможных проблем у «турбового» мотора.

Еще один минус турбированного двигателя заключается в наличии так называемой «турбоямы». То есть он банально «не тянет» на низких оборотах, когда турбина еще толком не может загнать в цилиндры побольше воздуха для получения повышенной отдачи мощности. Получается, что при малых оборотах моторчика его заставляют разгонять непосильную массу машины. Мало того, что это раздражает водителя «сонным» характером авто при старте с места, например. Это еще и уменьшает и так не особо большой ресурс двигателя. Кстати и рекламируемая автопроизводителями экономичность турбомотора оказывается мифом, в том числе и по «разгонным» причинам. Машина не едет, водитель давит на педаль газа, а машина все равно не едет, — газ в пол… О какой экономии топлива и экологии тут вообще можно говорить?

Справедливости ради отметим, что производители турбомоторов борются с этим эффектом оснащая свои движки второй турбиной, в частности с электроприводом, которая должна срабатывать на малых оборотах и предупреждать появление «турбоямы». Это еще больше усложняет конструкцию двигателя, делает его еще более дорогим и, к тому же, еще больше снижает общую надежность агрегата. Простой атмосферный мотор лишен всех этих прелестей. Напомним, что 1,6-литровый фольксвагеновеский «атмосферник» MPI выдает те же 105 «лошадей», что и 1,2-литровый турбомотор семейства TSI от того же производителя. «Экономия» 0,4 литров рабочего объема — оно, конечно, стоит того, чтобы снизить ресурс мотора до срока фирменной гарантии на машину…

Автомобили
Тест-драйв

Знакомимся с единственным в мире серийным микровэном, который умеет ездить

64358

Автомобили
Тест-драйв

Знакомимся с единственным в мире серийным микровэном, который умеет ездить

64358

Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:

Telegram
Яндекс.Дзен

ремонт, мототехника

Турбомотор или атмосферник – что выбрать – плюсы и минусы

Турбонаддув сегодня – не обязательно атрибут спорткара. Но владельцы семейных автомобилей часто опасаются наддувных двигателей. Зря или нет?

Любой двигатель внутреннего сгорания потребляет воздух и топливо, и чем больше он этих ингредиентов “съест”, тем больше мощности отдаст на колеса. Атмосферный мотор втягивает воздух в свои камеры сгорания самостоятельно, так как поршни работают в цилиндрах как насос.

Принципиальная схема турбонаддува простая, но в конструкции используются продукты высоких технологий: жаростойкие стали, “масляные” подшипники и специальные смазки

Чтобы при тех же размерах двигателя увеличить его отдачу, придумали подавать в него воздух под давлением – компрессором, приводящимся в действие или от коленвала (механический привод), или от турбины, которая в свою очередь приводится от выхлопных газов, которые под давлением выходят из цилиндров.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Выбираем авто:бензин, дизель, ГБО, электро или гибрид

Турбокомпрессоры имеют большее распространение, чем компрессоры с механическим приводом, их называют турбонаддувом или просто турбиной. Сегодня автомобильные дизели вообще не выпускаются без турбонаддува, а наддувные бензиновые моторы можно увидеть под капотом даже малолитражек самого компактного класса.

Преимущества и недостатки турбонаддува

Плюсы

Большие мощность и крутящий момент без существенного увеличения массы двигателя и машины
Большая эффективность работы двигателя (меньший расход топлива)
Возможность сэкономить на налогах (если ставка привязана к объему двигателя)

Минусы

Меньшая надежность двигателя
Более дорогой ремонт
Требовательность к качеству масла
Потребность в специализированном сервисе
Нелинейный прирост тяги (турбояма) у многих моделей

Турбо-особенности

Нынешние конструкторы оснащают бензиновые двигатели турбонаддувом по двум причинам.

Во-первых, это как и раньше, стремление наделить автомобиль выдающимися характеристиками с точки зрения динамики – и это касается спорткаров и топовых комплектаций моделей премиальных марок. Во-вторых – это желание сделать двигатель массового автомобиля более дешевым: меньше по размерам, легче, а также с меньшим количеством деталей – с тремя или даже двумя цилиндрами. Эту тенденцию назвали даунсайзингом (down size – уменьшение размера), ее придерживаются некоторые мировые производители – VW, Ford, PSA и т. д; в их моторных линейках распространены моторы объемом 0,9 – 1,2 л, которые устанавливают даже на модели D-класса и большие кроссоверы.

Двигатель с турбонаддувом имеет большое количество дополнительных деталей, что влечет за собой снижение надежности. К тому же ресурс температурнонагруженных узлов значительно меньше всего двигателя

Турбина наддувного двигателя – узел с технической точки зрения несколько проблемный, поскольку работает в условиях высокой температуры и высоких оборотов (50 – 100 тыс. /мин). Поэтому любой турбомотор менее надежен и менее долговечен, чем атмосферный. Тем более, что и дополнительных систем помимо собственно турбины, у мотора с наддувом больше, чем у атмосферника.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:Что лучше – бензин или дизель: какой выбрать двигатель

Что касается даунсайзинга, то малолитражные двигатели имеют относительно меньший ресурс еще и по той причине, что вынуждены работать в более жестком режиме: на более высоких оборотах, с частыми переключениями передач.

Колесо турбины вращается со скоростью 50 – 100 тыс. об./мин, поэтому при малейших проблемах со смазкой вал выходит из строя

Атмосферный двигатель, пусть даже менее мощный, в этом плане выигрывает у малолитражного наддувного. При этом у турбомоторов “нормального” объема раньше всего выходит из строя именно турбина. Недаром по всей стране работают сети чисто “турбинного” сервиса. Который, кстати, не назовешь дешевым.

Составные дизельные двигатели с турбонаддувом 101

16 августа 2016 г.
История
Майк МакГлотлин

Вскоре после того, как дизельные войны большой тройки автопроизводителей начали накаляться, владельцы грузовиков начали искать способы сделать их еще более мощными.

Модификации, такие как программаторы, воздухозаборники и выхлопные системы, были добавлены изначально, что дало отличные конечные результаты. После того, как надстройки начального уровня практически не показали вредных побочных эффектов, многие решили расширить границы, обратившись к более крупным форсункам и послепродажным подъемным насосам для еще большей выгоды. В конце концов, пришло время, когда все добавленное топливо нужно было сочетать с большим потоком воздуха. Когда штатный турбонагнетатель был доведен до максимума, следующим логическим обновлением стали послепродажные турбоустановки.

Установив турбокомпрессор большего размера и с большей пропускной способностью — или добавив в смесь еще один турбокомпрессор — вы сможете безопасно сбалансировать соотношение воздуха и топлива, а также получить еще большую мощность. Сегодня комбинированные турбонаддувы почти так же распространены, как и модернизация инжектора, когда речь идет о пикапах с дизельным двигателем.

От быстроходных уличных грузовиков до конкурентоспособных тягачей — их можно найти повсюду. Даже владельцы грузовиков, которые зарабатывают себе на жизнь, добавляют второе зарядное устройство под капот.

Основными преимуществами составных систем являются большой крутящий момент на низких оборотах, сильный средний диапазон и исключительная производительность на высоких оборотах. Это связано с тем, что небольшой турбонаддув (высокого давления) используется для запуска двигателя на более низких оборотах, в то время как более крупный (атмосферный или низконапорный) агрегат работает на более высоких оборотах. Что еще более важно, вместо того, чтобы зацикливаться на одном турбонаддуве, который работает в течение определенного периода времени в диапазоне мощности двигателя, вы получаете оптимальную производительность во всем диапазоне оборотов, а также лучшую управляемость при любых оборотах двигателя.

Здесь мы рассмотрели некоторые из самых популярных доступных комбинированных турбосистем и то, как лучше всего использовать каждую систему:

1.

БоргВарнер С400

Прежде чем мы полностью погрузимся в тему комбинированных турбокомпрессоров, важно обратить внимание на наиболее часто используемый атмосферный турбокомпрессор в дизельном сегменте: агрегат на базе S400 от BorgWarner. Доступные размеры (либо от завода, либо от поставщиков послепродажного обслуживания) обычно варьируются от 75 мм (маркировка S475) до 88 мм (маркировка S488) компрессорных колес, а также от 83 мм до 9 мм.6-миллиметровые колеса турбины являются нормой.

Эти турбины имеют монтажный фланец T6, без проблем выдерживают давление наддува 60 фунтов на квадратный дюйм (или более) и могут быть оснащены упорным подшипником с поворотом на 360 градусов для дополнительной надежности. Они предлагают (возможно) лучшее соотношение цены и качества в дизельной промышленности, а доступность, долговечность и значительный прирост производительности являются их ключевыми сильными сторонами.

2. Надстройка Turbo

Для владельцев грузовиков с ограниченным бюджетом часто используются дополнительные турбокомплекты. Это означает, что вы сохраняете заводской турбокомпрессор вашего грузовика и просто добавляете перед ним атмосферный агрегат. Эти типы систем чрезвычайно популярны на автомобилях Chevy и GMC с двигателями Duramax. Показанный здесь комплект изготовлен Wehrli Custom Fabrication для LML Duramax 15 года и включает в себя заготовку S480 под капотом (т. Эти типы систем хороши для 550 л.с. до 750 л.с. .

(Узнайте, как сделать ваш дизельный двигатель Duramax непобедимым.)

3. S362 Над S475

Одна из наиболее распространенных составных турбоустановок в дизельной промышленности объединяет S362 (агрегат S300 на базе BorgWarner) поверх вышеупомянутого S475, который действует как атмосферный турбонагнетатель на двигателях Cummins объемом 5,9 л или 6,7 л. Несмотря на меньшие размеры, они быстро наматываются, отлично подходят для буксировки, поддерживают мощность 700 л.с. и доступны по разумной цене.

(Самый бюджетный двигатель Cummins — 3,9 л. Вот что вам нужно знать об этом 4BT.)

4. Составы для ежедневного вождения

Несмотря на то, что больший рабочий объем 6,7-литрового двигателя Cummins (по сравнению с 5,9-литровым) делает использование большого одинарного турбонаддува более оправданным, чем это было раньше, замены компаундам по-прежнему нет. Под капотом этой Mega Cab установлен турбокомпрессор Fleece Performance Engineering S362/S475, обеспечивающий очень отзывчивую и бездымную мощность в 650 л.с.

5. S364 Над S480

Старинная комбинация двигателей Cummins объемом 5,9 л для создания большой мощности использует двигатели S364 и S480. Эти установки будут поддерживать мощность выше 850 л.с., но, в отличие от перечисленных выше компоновок S362/S475, они не идеальны для буксировки чего-либо, кроме более легких грузов.

6. Буксирные турбины

Вот пример составного устройства, предназначенного для работы. Эта система объединяет заводскую Holset HE351 VNT с изменяемой геометрией (60 мм) сверху и S475 под ней. Две улитки объединяются, чтобы позволить этому ’09Ram 3500 для ежедневной буксировки 20 000 фунтов через горы. Составные конструкции, в которых используется турбонаддув с изменяемой геометрией, идеально подходят для увеличения нагрузки и ускорения движения. Это связано с тем, что они способны изменять A/R кожуха выхлопной трубы в зависимости от частоты вращения двигателя. На низких скоростях корпус выхлопной системы более ограничивающий (т.е. большее давление привода, чтобы заставить вращаться компрессор турбокомпрессора), но менее ограничивающий (более высокий поток) при повышенных оборотах двигателя или широко открытом дросселе.

7. Соединения по бюджету

Мы видели тонны бюджетных компаундов, собранных вместе с использованием 74-мм Holset HTB3 (показан) и почтенной, проверенной временем Holset HX35, установленной на 5,9-литровых двигателях Cummins 1994–2002 годов. Комбинация HX35/HT3B на самом деле была одной из первых когда-либо разработанных составных турбокомпрессоров, поддерживающих 500 л. с. Оба зарядных устройства чрезвычайно прочны, и только HX35 печально известен тем, что на регулярной основе выдерживает давление, превышающее 40 фунтов на квадратный дюйм. Если у вас есть ноу-хау для изготовления собственных трубопроводов, подобную систему можно собрать буквально за несколько сотен долларов.

(Для тех, кто ищет подержанный дизельный пикап, у нас есть каталог Cummins, который поможет вам.)

8. 6,4 л Power Stroke Compounds

Учитывая, что 6,4-литровый двигатель Power Stroke (производившийся для автомобилей Super Duty 2008–10 модельного года) покидал завод с составными турбонагнетателями (придуманными Ford «последовательными» турбинами), неудивительно, почему эти грузовики так хорошо работали сразу после запуска. коробка. Добавьте тюнер, и вы сразу увидите от 500 до 580 л.с. благодаря отличному воздушному потоку. А для тех, кто ищет большей мощности, имеет смысл только модернизировать заводские турбины, прежде чем тратить деньги на совершенно другую компаундную систему. Одной из компаний, которая впервые применила модифицированные стандартные турбокомпрессоры для 6,4-литрового двигателя, была Elite Diesel Engineering.

В частности, компаунды компании Tow-Power включают в себя нагнетатель высокого давления (маленький), принимающий заготовку 59-миллиметрового колеса компрессора по сравнению с литым 52-миллиметровым стандартным колесом, и заготовку 71-миллиметрового колеса, устанавливаемую в атмосфере (большой) турбонаддув против литой 65 мм заводской руль. Эта установка может поддерживать мощность 700 л.с., в то время как немного больший Tow-Power Plus оснащен 72,4-миллиметровым колесом из заготовки в турбодвигателе низкого давления (атмосфера) и может развивать мощность до 700 л.с. Составные компоновки для двигателей-предшественников 7,3 л и 6,0 л остаются редкостью, поскольку отсутствие интереса на вторичном рынке и способность двигателя работать достаточно с одним турбокомпрессором в смеси (случай 7,3 л) не позволяли рынку когда-либо взлететь в этом направлении. соответствующий сегмент.

(Хотите купить подержанный силовой агрегат? Ознакомьтесь с нашим Руководством покупателя дизельного пикапа Ford.)

9. Полные комплекты Duramax

Несмотря на то, что упомянутая выше опция добавления турбонаддува является популярным вариантом для многих владельцев Duramax 2004–2016 годов, заводская турбина IHI, установленная на двигателе LB7 (GM 01–04), менее подвержена выживания в таких условиях. Это подталкивает многих владельцев Duramax первого поколения к комплектам S300/S400. Показанная здесь система построена компанией Wehrli Custom Fabrication и входит в ее комплект Big Twin. В то время как различные варианты турбонаддува доступны с комплектом Big Twin, показанный здесь заменяет зарядное устройство долины (стандартное расположение) на заготовку S366 и устанавливает заготовку S480 там, где раньше находилась батарея со стороны пассажира. Говорят, что эта установка хороша до 900 л.с.

10. Соединения большой мощности

Хотя это и не так распространено, как составные турбо-комплекты S400 и S300/S400, большие комплекты на основе Garrett также могут выполнять свою работу, например, этот двойной комплект GT55 на LB7 Duramax. Однако из-за более высокой стоимости (а именно, из-за центральных картриджей с шарикоподшипниками) зарядные устройства BorgWarner остаются наиболее рентабельными.

11. Комбинированные турбосистемы в сравнении с двойными турбосистемами

Конфигурации с комбинированным турбонаддувом часто называют системами с двойным турбонаддувом, что технически неверно. В составной системе происходит две стадии наддува (один турбонаддув перетекает в другой), и система состоит из большего турбонаддува, называемого блоком атмосферного или низкого давления, который используется в сочетании с меньшим (высокого давления) нагнетателем. . Системы с двойным турбонаддувом — это системы с параллельным турбонаддувом, которые лучше всего проиллюстрированы на двигателе V8, где на каждый ряд подается воздух от собственной турбины — причем обе турбины имеют одинаковый размер.

Турбонаддув на высоте — Garrett Motion

Вы когда-нибудь пробовали напрягаться на высоте и замечали, что задыхаетесь быстрее, чем на уровне моря? Это связано с тем, что плотность кислорода в воздухе, которым вы дышите, уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь выше. То же самое происходит и с мощностью двигателя. По мере того, как автомобиль движется выше по горной дороге, он начинает терять все больше и больше лошадиных сил, потому что за цикл в цилиндр поступает все меньше и меньше кислорода. Эта статья расскажет вам больше о том, как использовать турбонаддув на высоте.

Вопреки распространенному мнению, чем выше вы находитесь, тем меньше атмосферное давление вы испытываете. Тем не менее, уровни кислорода при любом установленном объеме (вдох воздуха или цикл двигателя) на уровне моря содержат больше кислорода, чем то же самое (вдох воздуха или цикл двигателя) на большей высоте. На приведенной ниже диаграмме показано, как давление изменяется с высотой. Чем выше атмосферное давление (psia), тем больше кислорода оно содержит.

Как правило, безнаддувный двигатель внутреннего сгорания теряет 3% своей мощности на каждые 1000 футов набора высоты. Если у вас есть 100 лошадиных сил на уровне моря, то к тому времени, как вы подниметесь на высоту 5000 футов, ваш двигатель выдает 85 лошадиных сил.

На высоте 10 000 футов ваш двигатель будет развивать мощность 70 лошадиных сил.
На высоте 15 000 футов ваш двигатель будет развивать мощность 55 лошадиных сил.
На высоте 15 000 футов ваш двигатель потеряет 45% своей мощности из-за более низкой плотности воздуха.

Преимущества турбокомпрессоров на высоте

Турбокомпрессор на высоте — эффективный способ минимизировать потери мощности из-за высоты и меньшей плотности воздуха. На больших высотах турбокомпрессоры сжимают больше воздуха в цилиндры двигателя, компенсируя более низкую плотность воздуха, позволяя двигателю производить мощность, как если бы он находился на уровне моря. Эта дополнительная настраиваемость встречается только в приложениях с турбонаддувом.

Pikes Peak International Hill Climb — это всемирно известная гонка, которая проходит в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо. Это дороги, близкие к общественным, раз в год, когда гоночные команды со всего мира пилотируют свои автомобили через 156 поворотов на трассе длиной 12,42 мили. который начинается на высоте 9000 футов и заканчивается на высоте 14 115 футов на вершине. Некоторые называют это «гонкой в облаках».

2019 год ознаменовался 96-м ^-м-м заездом этой престижной гонки, в которой 100 автомобилей были приняты и допущены к участию в гонке. Некоторые гонщики используют двигатели без наддува, а другие имеют двигатели с наддувом. С учетом ранее представленной информации, можете ли вы представить, какое преимущество у автомобиля с турбонаддувом над двигателем без турбонаддува?

Гонщики, использующие форсированные двигатели, согласуют свой турбонагнетатель с мощностью, которую они хотят получить на стартовой линии (9000 футов), и по мере увеличения высоты ЭБУ будет регулировать давление наддува и другие параметры, чтобы поддерживать ту же мощность, что и турбокомпрессор. может поддерживать дополнительный объем воздуха и скорость вала.

С помощью нашего бесплатного инструмента под названием Boost Adviser вы можете увидеть различия в давлении наддува, коэффициенте давления и скорректированном воздушном потоке, необходимые для получения одинаковой мощности на разных высотах. Здесь мы сравниваем уровень моря и 10 000 футов.

В качестве примера мы ввели следующие параметры: Целевая мощность 500 л.с., двигатель 3,5 л, одиночный турбокомпрессор, топливо E85, промежуточный охладитель воздух-воздух, 3 клапана на цилиндр, средний диапазон 4000 об/мин, пиковая мощность 7000 об/мин, 75 °F , Показания высоты для 0 футов и 10 000 футов

*Средние обороты в минуту — это мера максимального крутящего момента, а максимальная мощность RPM — это мера пиковой мощности в лошадиных силах.

На приведенной выше диаграмме представлены результаты расчетов. Обратите внимание на разницу в коэффициенте давления и скорректированном расходе воздуха, необходимых для получения одинаковой мощности с одним и тем же двигателем на разных высотах. Давление наддува также должно увеличиваться, чтобы компенсировать более низкие уровни кислорода по мере увеличения высоты.

Точки средней и максимальной мощности нанесены на карту компрессора GTX3582R Gen II ниже, чтобы помочь визуализировать выходную мощность колеса компрессора. Используя скорректированный расход в качестве оси X и коэффициент давления в качестве оси Y, цвета представляют разные отметки. По мере увеличения высоты точки перемещаются вверх и вправо из-за более высоких коэффициентов давления, необходимых для создания воздушного потока для точки максимальной мощности.

Можно сделать вывод, что GTX3582R Gen II не лучший вариант для гонок мощностью 500 лошадиных сил на уровне моря. Но если посмотреть на него для приложения мощностью 500 лошадиных сил на высоте 10 000 футов над уровнем моря, вы можете быть уверены, что этот турбонаддув будет поддерживать поток воздуха, необходимый для создания целевой мощности, и при этом будет находиться в безопасных рабочих пределах турбокомпрессора.

Датчик скорости также является хорошим аксессуаром для вашего турбокомпрессора, поскольку он измеряет информацию о скорости вала, определяя, достигает ли турбокомпрессор своей максимальной производительности, для проверки совпадения турбонагнетателя и для обеспечения того, чтобы он не превышал скорость, что позволяет вам во избежание потенциально опасных условий эксплуатации.