Преимущества и недостатки турбированного бензинового двигателя

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.

(121 голос., средний: 4,37 из 5)

Сила воздуха

Из курса физики мы знаем, что пламя костра горит сильнее, быстрее и при более высокой температуре, если в него надувать воздух. Стоит помахать над шашлыками веером, как угли разгорятся ярче. Если переусердствовать, то мясо даже подгорит. Так же и в моторе. Чем сильнее вкачивать воздух, тем горячее и быстрее будет горение топлива.

При большом количестве кислорода бензин сгорает быстро и почти полностью, благодаря чему остаточные газы содержат меньше вредных веществ. Топливо преобразуется в энергию, и КПД растет. И чем больше воздуха, тем меньше бензина потребуется для осуществления мотором запланированной работы. Поэтому становится возможным сделать мотор компактнее при сохранении мощности.

К примеру, 1,4-литровые турбированные двигатели сейчас развивают ту же мощность, что и 2,0-литровые атмосферные агрегаты, а по крутящему моменту существенно их превосходят. Потребление топлива у них тоже сокращается. К примеру, у кроссовера KIA Sportage 2,0-литровый атмосферный мотор в городском ритме потребляет 10,9 л бензина на 100 км пути, а у Volkswagen Tiguan турбированный 1,4-литровый агрегат при идентичной мощности съедает только 8,8 л.

Каков ресурс у современного турбированного мотора? Подробнее

Что такое атмосферный двигатель

Атмосферный двигатель представляет собой стандартную силовую установку. Многие слышали об этом имени, но не все знают, что это такое. На самом деле такой агрегат давно изобрели, так как он широко используется в производстве транспортных средств.

Атмосферный – обычный двигатель, не имеющий технологического оборудования для улучшенного перемешивания горючего материала перед его сгоранием в цилиндрах. В таком агрегате воздух и топливо смешиваются естественным образом, так как присутствует атмосферное давление. Это увеличивает движение автомобиля. И именно из-за естественного закона физики, такого как наличие атмосферного давления на планете, агрегат работает, поэтому и получил свое название.

Что значит атмосферный двигатель

Атмосферный мотор – это обычный и классический двигатель внутреннего сгорания. В нем водашает производственный камерный насос (или непосредственно в цилиндры) посредством впускной системы. Смешивание осуществляется отдельно в каждом цилиндре. Когда концентрация воздуха и бензина (или другого топлива) будет достаточной для детонации, смесь взрывается, выталкивая поршень. Это приводит в движение все рабочие механизмы силовой установки.

Принцип работы атмосферных двигателей

Каждый двигатель транспортера работает на горючей смеси. Он детонирует в специальных цилиндрах, выталкивая поршни. Но для того, чтобы смесь была качественной и хорошо детонировала, чистое топливо не используется. Это касается как бензиновых, так и дизельных двигателей. Происходит мискізвание вход и футбол примерно от 1 до 14 футбол и вход соответственно.

Если говорить непосредственно об атмосфере, то здесь соблюдается следующий принцип работы:

1. С помощью поршней, которые двигаются в разные стороны, воздух забирается с улиц.
2. В карбюраторе или инжекторе создаются условия пониженного давления, на которые дополнительно влияет скорость забора воздуха извне.
3. Атмосферный воздух поступает в камеру, где смешивается с топливом.
4. Происходит детонация, в результате которой подвижные механизмы начинают свое движение в соответствии с заданным функционалом.

Рассматриваемый принцип широко распространен. Несмотря на то, что методика была придумана давно, в настоящее время она по-прежнему востребована благодаря своей универсальности, стабильному функционированию, а в ряде случаев – несогласованности использования других, более современных и модернизированных систем.

Разновидности атмосферных двигателей

Двигатель автомперник представлен на рынке в трех различных видах:

1. Бензинове. С самого начала такие автомобили стали самыми популярными, и не теряют своей популярности до сегодняшнего дня.
2. Газовые. Как правило, они не изготавливаются на заводе производителя и модернизируются отдельно, если владелец транспортника решает улучшить свой двигатель.
3. Дизель. По мощности или другим характеристикам они аналогичны бензиновым, но несколько дороже в обслуживании, производстве и эксплуатации, поэтому используются реже.

Также атмосферный двигатель можно классифицировать по типу топливной трансмиссии. Здесь мы смотрим на карбюратор и инжектор.

Чем отличается атмосферный двигатель от турбированного

Турбинные и атмосферные двигатели – самые распространенные дизели в современном автомобилестроении.

Обратите внимание: Что такое ESP и как она работает

1. Ключевой принцип работы.
2. Объем.
3. Сила.
4. Продолжительность использования.
5. Требования к качеству топлива.
6. Требования к качеству масла.

Основное отличие турбированного мотора в том, что он имеет турбину. Так как есть встроенный компрессор, увеличивается давление и количество воздуха. Из-за этого при запуске электростанции, даже если она работает уже давно, энергии у нее не намного больше.

В отношении других характеристик двигатель с турбиной также мощнее. Длительность его эксплуатации высока, а частота ремонта низка.

Естественно, что двигатель с турбиной дороже в производстве, соответственно дороже и сами транспортные средства. Если они нуждаются в ремонте, владельцу придется потратить больше. Именно поэтому такие автомобили менее популярны, чем оснащенные атмосферными двигателями.

Чем турбомотор отличается от атмосферного?

Атмосферный мотор засасывает воздух в цилиндры под действием разрежения, которое возникает, когда поршень движется к нижней мертвой точке. В большинстве случаев давление в цилиндре в конце хода впуска чуть ниже атмосферного. И вот с этим количеством воздуха и осуществляется рабочий цикл мотора. Наддувный двигатель получает на входе в цилиндр воздух, сжатый компрессором до определенного давления, а потому его в цилиндр войдет больше, чем у мотора со свободным всасыванием. Больше воздуха — больше кислорода, а значит, и топлива сгорит больше, и мощность при том же рабочем объеме поршневой части будет выше (или мотор компактнее при сохранении мощности). Поскольку воздух в компрессоре подогревается, температуру перед подачей в цилиндр желательно снизить. Это делает специальный охладитель — интеркулер. Компрессоры могут использоваться разных типов — и с приводом от коленвала, и волновые обменники давления, но наиболее распространен турбонаддув. Последний способ использует энергию выхлопных газов для вращения центростремительной турбины, а сидящее на том же вале колесо центробежного компрессора обеспечивает сжатие воздуха перед подачей в цилиндры.

Как видим, конструкция наддувного мотора сложнее, чем атмосферника. Отсюда и первый недостаток турбомоторов.

Основные проблемы

Несмотря на особенности турбированного двигателя каждого конкретного разработчика, проблемы у большинства копаний были схожими. Рассмотрим основные трудности, возникавшие при создании подобных ДВС.

• Масляное голодание. Во многих случаях агрегаты и узлы турбодвигателя получают недостаточно смазки, что приводит в ускоренному износу механизмов и выходу из строя двигателя. Причиной этому был недостаточный уровень качества и надежности системы подачи смазки.
• Высокий расход масла. Очень часто турбированные ДВС буквально «пожирают» смазку, демонстрируя литровый расход на 1000 километров. Причин этому может быть множество. Во многом они зависят от конструктивных особенностей и качества мотора каждого конкретного бренда.
• Чувствительность к качеству горючего. Все турбодвигатели плохо переносят низкокачественное топливо. Некоторые даже на АИ‑95 отказываются работать эффективно. Это связано с тем, что примеси в горючем образуют нагар на форсунках, что влечет сбои в работе, прогорание поршней и деформацию клапанов.
• Небольшой ресурс цепи ГРМ. Владельцы машин с турбинами знают, что цепной привод ГРМ в подобном автотранспорте растягивается заметно раньше, нежели это должно происходить согласно регламенту. Проблемы могут проявиться уже к 60-тысячному пробегу, что требует обращения в сервисный центр.

Быть или не быть?

Большинство турбированных моторов предназначено для активной езды — их повышенная мощность позволяет улучшить разгонную динамику. Хотя современные силовые агрегаты малого объёма, оснащённые турбонаддувом, разрабатывались скорее для снижения токсичности выхлопа по сравнению с атмосферными двигателями большего объёма, но аналогичной мощности. В любом случае турбированный двигатель имеет более высокие показатели эффективности работы и позволяет лучше использовать все возможности автомобиля.

Однако при этом водителю придётся мириться с некоторыми неудобствами, связанными с необходимостью прогрева и охлаждения двигателя, а также поддержания определённого минимального уровня оборотов. Кроме того, установка турбонаддува повышает цену машины и стоимость её ремонта.

Эксплуатация турбины

Устройство турбокомпрессора делает его зависимым от качества масла, поэтому пытаться сэкономить на нем не стоит. Несвоевременно поменянное масло может стать причиной нарушений в работе механизма.

Автомобиль, оснащенный турбиной, нуждается после покупки в замене масла и тщательной прочистке топливной системы, при этом смешивать разные масла нельзя.

После продолжительной поездки сразу глушить двигатель не рекомендуется, дав ему немного поработать и охладиться. Резкое выключение может сказать на снижении прочности элементов конструкции, вызванном перепадом температуры.

Газовое оборудование 5-го поколения

Эта система имеет отличие от предыдущей модификации. Здесь применяется технология впрыска газа в жидком виде (LPI – Liquid Propan Injection, впрыск пропан-бутана в сжиженном состоянии). Пятое генерация ГБО для турбированных двигателей – отличная альтернатив бензину.

Есть недостатки:

• Высокая стоимость. Комплекты стоят значительно дороже, но это в перспективе оправдается.
• Нет унификации. ГБО 5 поколения устанавливаются на конкретные модели двигателей. Можно сказать, что оно именное, рассчитанное для конкретной модификации ДВС. С одного турбодвигателя перенести его на другой не получится.
• Не каждый сервис по установке газового оборудования возьмется за работу. Для точного монтажа и корректной настройки необходимы специалисты высокого профиля. Или те, которые не раз устанавливали ЕВРО-5 на турбомоторы и имеют в этом опыт.

Достоинства:

• Владелец турбированного двигателя с газовым оборудование пятого поколения получает систему газификации машины на весь срок ее службы. Все сервисы по монтажу подобных комплектов дают большую гарантию, потому что уверены в надежности всех комплектующих.
• Динамика, мощность автомобиля не изменяется. Владелец не почувствует разницы
• Расход газа не увеличивается. В купе с его ценой, значительно снижает затраты на топливо.

Типы турбин

• Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
• Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.

Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора.

Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».

Устанавливаются данные механизмы последовательно. Первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких.

На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.

Атмосферный двигатель или турбированный

И так, атмосферный или турбированный двигатель. Если взять изначально их различие, то конструктивно двигателя не отличаются. Различие состоит лишь в том, что в систему впуска добавляется усиленный поток воздуха и соответственно меняется подача топлива в сторону его увеличения.

На атмосферный двигатель можно установить систему наддува, то есть турбину, усиливающую поступающий воздушный поток в систему впуска, подкорректируем подачу топлива, вот вам и турбированный двигатель.

Разберем глубже что такое атмосферный и турбированный.

Атмосферный двигатель

Что значит атмосферный? Как уже было сказано выше, атмосферный двигатель не имеет систему нагнетания воздуха в систему впуска.

Рекомендуем: Как поменять радиатор печки на Лада Калина

Воздух засасывается естественным образом, поршни на впуске засасывают воздух, создавая отрицательное давление в фазе впуска. В этом цикле вместе с воздухом засасывается и топливо, образуя топливную смесь, необходимую для того или иного режима работы мотора.

//auto-ru.ru/wp-content/uploads/2017/11/atmosferni-dvigatel.mp4

Для хорошей продувки, так называют хорошую наполняемость рабочей смесью и отводом отработавших газов, на современных атмосферных моторах устанавливают по четыре клапана на цилиндр. Два на впуск и два на выпуск.

В этом случае обеспечивается максимальная эффективность мотора, относительно его объема цилиндров и соответственно максимальная мощность.

Плюсы атмосферного двигателя:

• повышенный ресурс;
• простота конструкции;
• потребление низкооктановых марок топлива;
• меньший расход масла;
• больший пробег до замены масла;
• прогрев двигателя быстрее.

Минусы атмосферного двигателя:

• меньшая мощность;
• расход топлива высокий;
• менее экологичный.

Турбированный двигатель

Как было сказано выше, это атмосферный мотор с установленной на него турбиной. Примерно так можно представить турбированный двигатель. Но установкой турбины просто не обойдешься.

Турбина работает от движения выхлопных газов, раскручивая вал с крыльчаткой до бешеных оборотов. На другом конце вала турбины находится крыльчатка, так называемого компрессора, которая подает воздух под давлением во впускной коллектор.

Компрессор нагнетает воздух, его поступает в цилиндры гораздо больше чем в атмосферном моторе. За счет этого появляется возможность создавать готовой горючей смеси в несколько раз больше за один такт впуска. В турбированном конечно при сгорании этой смеси и энергии выделяется больше, результат — резкое повышение мощности.

Чтобы турбированный двигатель работал стабильно и долго, требуется много доработок и усовершенствований, связанных со смазкой турбины и охлаждением подаваемого воздуха.

Турбированные двигатели более оборотистые, более мощные, работают при боле высоких температурных режимах.

Кроме турбины, турбированный движок дополняется дополнительным радиатором (интеркулер), который служит для охлаждения воздуха, поступающего в систему впуска.

Интеркуллер необходим для того, чтобы смесь не поступала в цилиндры сильно разогретой, чтобы спасти его от детонации и перегрева.

Плюсы турбированного двигателя:

• увеличенная мощность;
• уменьшенные размеры и вес;
• уменьшенный совакупный расход топлива.

Минусы турбированного двигателя:

• уменьшенный ресурс;
• требует качественное масло;
• требует качественное топливо;
• увеличенный расход масла;
• плохой прогрев;
• потребность чаще менять масло.

Рекомендуем: Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно

Ресурс турбированных двигателей

Особенности ухода и привередливость моторов с искусственными нагнетателями воздуха непосредственно связаны со сложностью конструкции. Основы турбонаддува, одного из методов наддува, предполагающего использование отработавших газов, раскрывают принцип работы двигателя:

1. через воздушный фильтр воздух проникает во вход турбокомпрессора;
2. воздушные массы подвергаются сжатию, при этом уровень насыщенности кислородом возрастает, процесс подразумевает также нагрев воздуха, а его плотность снижается;
3. из компрессора воздушные потоки переходят в интеркулер, где охлаждаются, приобретая прежнюю температуру, интеркулером обеспечивается также снижение предрасположенности к детонации топливовоздушной смеси;
4. воздушные массы проходят через дроссель, переходя к впускному коллектору, а на такте выпуска попадают в цилиндры турбомотора;
5. после воспламенения смеси остатки горения попадают в выпускной коллектор. Проходя через турбину, поток горячего газа приводит в движение вал, на обратной стороне которого расположен компрессор. Таким образом, совершается сжатие следующей партии воздуха.

Количество кислорода, которым наполняется камера, существенно больше, чем при естественном заборе воздуха, поэтому обеспечивается сжигание большего количества смеси за такт, что влечёт за собой увеличение мощностных характеристик.

Ресурс турбины немногим меньше износостойкости самого мотора, при этом предполагается должный уход за агрегатом и его компонентами. Главные враги турбированного двигателя, значительно снижающие ресурс:

1. низкокачественное моторное масло;
2. топливо низких сортов;
3. масляное голодание;
4. повышенные нагрузки «на холодную»;
5. несвоевременная замена масла, масляного и воздушного фильтров.

Частое плановое обслуживание и постоянный контроль уровня масла и качества используемых материалов позволяют значительно продлить ресурс. Нельзя сказать, что в атмосферники можно вливать всё, что угодно, но всё же они менее подвержены влиянию этих факторов, и если в двигатель и попадает масло или топливо низкого качества, то плачевных последствий, как в случае с агрегатом с турбонаддувом, не будет. В отличие от атмосферных моторов, турбомотор максимально использует свой потенциал, поэтому и больше подвержен износу. Ресурс турбированного двигателя может достигать 150 – 200 тысяч км. пробега, но при условии должного ухода, при этом движки атмосферного типа, отличающиеся простотой конструкции, проходят все 300000 км. Несоблюдение же рекомендаций производителя может снизить ресурс как минимум в два раза.

Виды турбонаддува

Существует три способа увеличения подачи воздуха:

1. резонансный (в данном случае используется кинетическая энергия воздуха во впускном коллекторе, нагнетатель не нужен);
2. механический (воздух нагнетается при помощи компрессора, приводимого в действие от двигателя);
3. газотурбинный (для работы нагнетателя используется энергия отработавших газов).

Поскольку в первом случае нагнетатель не применяется, а повышенное давление воздуха создается за счет четко выверенной формы и длины впускного коллектора, резонансный наддув в рамках данной статьи рассматриваться не будет. Гораздо интереснее два других варианта турбонаддува.

Турбированный мотор: достоинства и недостатки

Популярность турбодвигателей вызвана их преимуществами перед обычными, заключающимися в:

• увеличении мощности до 30% и уменьшении расхода топлива (турбомотор будет потреблять меньше горючего, нежели ДВС аналогичной мощности, но без турбины);
• уменьшении загрязнения окружающей среды;
• лучшем соотношении веса агрегата к развиваемой мощности;
• более тихой работе механизма;
• возможности оптимизировать другие параметры двигателя.

Однако есть и свои минусы:

• требовательность к качеству масла и бензина, что в конечном итоге повышает расходы на эксплуатацию авто;
• сложный ремонт, требующий применения специального оборудования, выполнить который своими силами маловероятно. Нередко турбина и вовсе оказывается непригодной к ремонту, а её полная замена заметно ударяет по кошельку автовладельца.

Подведем итоги

Сегодня производители автомобилей предлагают потребителю бензиновые и дизельные двигатели. Что касается бензиновых версий, они могут быть как атмосферными, так и с наддувом. При этом турбонаддув может использоваться на рядных, оппозитных, V-образных моторах и т.д.

Обратите внимание, рассмотренные выше плюсы и минусы турбированного бензинового двигателя наглядно отражают тот факт, что атмосферный ДВС во многих случаях может оказаться более предпочтительным вариантом. Атмосферный мотор имеет больший ресурс, его проще и дешевле обслуживать, такой агрегат менее требователен к качеству бензина и смазки, не так склонен к детонации и перегревам

Если же говорить о меньшем расходе топлива на моторах с турбокомпрессором, то и в этом случае не все так однозначно.

Атмосферный мотор имеет больший ресурс, его проще и дешевле обслуживать, такой агрегат менее требователен к качеству бензина и смазки, не так склонен к детонации и перегревам. Если же говорить о меньшем расходе топлива на моторах с турбокомпрессором, то и в этом случае не все так однозначно.

Дело в том, что снижения расхода топлива за счет турбины и большей мощности редко удается добиться на практике. Особенно это утверждение справедливо в том случае, если говорить о бензиновых ДВС с турбонаддувом.

Зачастую многие владельцы таких авто в СНГ сознательно выбирают турбодвигатель, так как намерены ездить быстро и достаточно агрессивно, а сам автомобиль к этому располагает. В результате формируется характерный стиль езды и получается так, что водитель, а не машина, расходует, в среднем на 15-30% топлива больше в городском или смешанном цикле.

При этом для автолюбителей, которые практикуют спокойный стиль езды, мощность турбодвигателя вполне может оказаться попросту избыточной. В этом случае и повышенные затраты на содержание такого двигателя окажутся неоправданными. Другими словами, владелец фактически не будет использовать весь имеющийся потенциал силовой установки в полном объеме, при этом все равно нужно будет заливать дорогой бензин, чаще менять моторное масло и т.д.