Что такое турбированный двигатель

Установка турбины

Можно ли поставить турбину на автомобиль, зависит от конкретной модели авто. В некоторых случаях проще приобрести новую машину, чем подбирать запчасти. Если же вы решили это сделать, то найдите хорошего мастера, потому что самостоятельно справиться с установкой довольно сложно.

Процесс переоборудования начинается с того, что все детали в автомобиле, связанный со впуском и выпуском воздуха, снимают. Новый турбоколлектор соединяют с турбиной, которую разворачивают так, чтобы работа с присоединением патрубков была максимально упрощена.

Подшипники турбины, которая вращается с большой скоростью, постоянно нуждаются в смазке. Трубку подачи масла подключают к месту в двигателе, где масло идет под давлением.

Для подключения можно также использовать тройник датчика давления масла. Другой конец трубки подсоединяют к верхней части картриджа турбины. Сливаться масло будет уже под низким давлением в поддон через специальный сосок. Система охлаждения будет подключаться с другой стороны от водяной помпы.

Поскольку в двигатель будет поступать больше воздуха, ему потребуется больше топлива. Чтобы увеличить его подачу, устанавливают более производительные форсунки. Не помешает также установка нового топливного насоса, соответствующего форсункам. Но делать ли это, решают в каждом конкретном случае.

Избыточное давление воздуха в двигателе будет контролировать электроника. К ней подключают датчики температуры охлаждающей жидкости и воздуха. Контроллер должен быть откалиброван так, чтобы топливо впрыскивалось ровно в необходимый момент времени, связанный с состоянием двигателя.

Если на автомобиль будет установлен компрессор, то настройка пройдет значительно проще. Не потребуется такое количество дополнительных деталей. Он сможет работать на низких и на высоких оборотах.

В целом процесс переоборудования довольно трудоемкий и требует навыков. Соответственно и цена вопроса будет высокой. Нужно ли вам это, решайте сами.

Принципиальные отличия двигателей

Атмосферный двигатель представляет из себя «обычный» двигатель внутреннего сгорания, конструкция которого была разработана уже очень давно и за многие десятилетия эксплуатации доведена до своего совершенства.

Турбированный двигатель представляет из себя такой же двигатель внутреннего сгорания, в конструкцию которого была добавлена турбина, закачивающая воздух в цилиндры под давлением, что заметно увеличивает мощность мотора. Турбированный двигатель малого объёма (например 1.3 литра турбо — 140 л.с.) может иметь такую же мощность, что и заметно больший атмосферник (1.8 литра — 140 л.с.).

Форсированный двигатель представляет из себя такой же двигатель внутреннего сгорания, но имеющий довольно сложную конструкцию, нередко подразумевающую применение гоночных технологий, дорогих материалов и всевозможных механизмов для извлечения максимальной мощности. Может оснащаться турбиной или нет. Конструкция форсированного двигателя нередко подразумевает, что высокая мощность двигателя идёт в ущерб ресурсу (форсированные двигатели долго не живут).

Каждый тип двигателя обладает плюсами и минусами, которые определяют ряд требований к эксплуатации такого двигателя.

Что такое турбонаддув?

И так, вы уже поняли, что турбонаддува (или как его еще называют «турбина»), это хороший способ увеличить производительность двигателя, но давайте разберем более подробно, как он работает.

Выхлопные газы попадают на крыльчатку турбины. Вследствие этого крыльчатка раскручивается, а вместе с ней приводятся в движение и лопасти компрессора, которые расположены на том же валу. Преимущества данной системы таковы:

• Увеличение мощности на 30-40% за счет маленького потребления топлива;
• Польза для окружающей среды;
• Возможность установки на любую марку машины;
• Возможность установки своими руками.

Раскручиваясь, компрессор нагнетает воздух в цилиндрах двигателя, т.е. бензин сильнее начинает обогащаться воздухом, и обогащенная топливовоздушная смесь, под давлением созданным искусственным наддувом, а не разряжением в больших объемах приходит в цилиндры, где и сгорает.

Конечно, из-за создания большой мощности вследствие сгорания больших объемов топлива и нагнетания кислорода, вся система под конец такта сжатия довольно сильно греется, так что возможен даже взрыв, но изобретатели данного механизма придумали как свести на нет вероятность такого исхода. Решение довольно простое, турбонаддув снабжен интеркуллером, который, по сути, является радиатором для охлаждения воздуха и соответственно всей системы.

О расходе топлива

Если вы внимательно прочитали о плюсах и минусах обоих моторов (атмосферного и турбированного), то вас удивило то, что мы ничего не рассказали о расходе топлива. На этом вопросе стоит остановиться несколько подробнее. Попробуем разобраться, какой мотор является более экономичным.

Сначала сравним два двигателя с одинаковым объемом (например, 1,4 литра). Атмосферный мотор будет расходовать в среднем около 6÷7 л на 100 км пробега, а трубированному потребуется уже 8÷9 литров. Однако при этом он развивает мощность в 1,5 раза большую, чем атмосферный. Вывод: при одинаковом рабочем объеме «атмосферник» значительно экономичнее (ведь он не только «ест» меньше топлива, но и использует более дешевый бензин), однако значительно уступает турбированному по мощности.

Теперь проведем сравнение расхода топлива у моторов с одинаковой мощностью (например, около 140÷150 лс). Столько «лошадок» под капотом обычно имеет атмосферный мотор объемом 2,0 литра или турбированный двигатель объемом 1,4 литра. В городском цикле расход у обычного двигателя составит около 12÷14 литров на 100 км, у турбированного – все те же 8÷9 литров. Вывод: даже учитывая меньшую стоимость бензина, необходимого для нормальной эксплуатации атмосферного двигателя, мотор с турбо наддувом значительно экономичнее.

В чём отличие (бензинового) турбированного двигателя с ГБО от атмосферного

Топливная смесь состоит из воздуха (окислителя) и горючего вещества. Правильное соотношение (стехиометрия) бензиновой смеси 14.7:1, где 14.7 – доля воздуха, а 1 – часть бензина. Стехиометрическая газовая горючая смесь (пропан-бутана) 15.6 к 1, метана 17.2:1.

В ДВС с наддувом поступает повышенное количество воздуха, соответственно для нормальной работы такого двигателя требуется точная и быстрая подача нужного объема газа.

Добиться необходимого соотношения топливной смеси в моторе с турбиной можно лишь при помощи выбора правильного оборудования.

1. Форсунки ГБО должны быть только скоростные и производительные (типа Хана или АЕБ).
2. Редуктор должен иметь запас по мощности (отлично зарекомендовала себя марка КМЕ).

Также во избежание негативного влияния газового топлива на двигатель, необходимо уделить особое внимание точности настройки газобаллонного оборудования

К тому же важно помнить, что ГБО 2 поколения на турбированный двигатель не подойдёт. Рекомендуется установка газовой системы 4-ой версии и выше

Рекомендуется установка газовой системы 4-ой версии и выше

К тому же важно помнить, что ГБО 2 поколения на турбированный двигатель не подойдёт. Рекомендуется установка газовой системы 4-ой версии и выше

Что такое турбированный двигатель

Все двигатели внутреннего сгорания функционируют благодаря энергии, возникшей в результате горения топливовоздушной смеси в камере. Чем больше воздушных масс подаётся в цилиндры, тем больше горючей смеси сжигается за один цикл, от чего напрямую зависит количество выделяемой энергии, воздействующей на поршни. Разница между атмосферными и турбированными типами ДВС в способе подачи воздуха, причём силовые агрегаты, несмотря на конструктивные различия, могут быть как бензиновыми, так и дизельными.

Постоянно ведущиеся работы по совершенствованию моторов показали, что объём больше не служит определяющим фактором мощности, динамики и крутящего момента агрегата. Благодаря оснащению искусственными нагнетателями воздуха, увеличивать габариты двигателя нет необходимости. Поскольку атмосферные ДВС для создания смеси и обеспечения её воспламенения в камере забирают воздух извне естественным способом благодаря разрежению во впускном коллекторе, чтобы улучшить характеристики, приходилось значительно повышать объёмы силовых агрегатов. Используя турбонаддув, базирующийся на использовании энергии отработавших газов, можно добиться высоких показателей при компактных габаритах. Рассмотрим подробнее, что значит турбированный двигатель.

Устройство такого мотора предполагает наличие турбины или механического компрессора. Задача нагнетателя в том, чтобы воздушные массы для образования смеси поставлялись в цилиндры под давлением, что ускоряет процессы сгорания, способствуя повышению крутящего момента и мощности. Первоначально в автомобильной промышленности турбины ставились на дизели и именно благодаря этому дизельные двигатели перестали ассоциироваться с тракторами. Сегодня турбо-моторы, работающие на дизтопливе, есть в комплектации самых современных моделей авто от мировых автогигантов. На бензиновых ДВС использовать системы для принудительного нагнетания воздуха было нецелесообразно ввиду большой стоимости и снижения уровня надёжности. Но теперь, когда турбонаддувные агрегаты перешли на новый виток эволюции, проблема была решена, сейчас моторы с наддувом активно используются и в бензиновых вариантах агрегатов.

Конструктивно мотор с нагнетателем воздуха отличается от привычного атмосферного ДВС, что обеспечивает ему как преимущества в виде повышенных характеристик при компактности и небольшом весе, так и недостатки. Ввиду усложнения конструкции показатели надёжности сильно снижаются, поэтому в неправильных условиях эксплуатации риски поломки существенно возрастают. В отличие от неприхотливых атмосферных двигателей, агрегаты с наддувом требуют к себе повышенного внимания со стороны автовладельца. Если на атмосферник не особо повлияет использование некачественного горючего или масла, то моторы с нагнетателем воздуха в этом плане очень привередливы. Пренебрегать правилами эксплуатации и ухода не стоит, поскольку это может привести к печальным последствиям.

Устройство турбонаддува

Турбина двигателя, работающего на бензине, состоит из таких элементов:

1. Корпус подшипников, размещающий в себе ротор с валом и кольцами с лопастями. Вращаясь, они перенаправляют воздух в цилиндры.
2. Каналы, проходящие через весь корпус. Их функция заключается в доставке масла к вращающимся и трущимся друг о друга элементам, что способствует увеличению срока их службы.
3. Подшипник скольжения, гарантирующий плавную работу ротора, смазываемого и охлаждаемого маслом.
4. Корпус, по форме чем-то напоминающий улитку, защищающий составные элементы механизма от механических повреждений.

Компрессорные двигатели

Компрессор на двигателе – это своего рода механический нагнетатель, который приводится в движение ременным приводом. Это значит, чем выше будут обороты двигателя, тем больше мощности он получит. Компрессор не только подает топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает их, когда впускной и выпускной клапан находятся в положении наполовину открытия и закрытия. Таким образом, компрессор не только увеличивает мощность, но и прочищает цилиндры, что позволяет двигателю постоянно работать на максимуме своих возможностей.

Недостатком компрессора является то, что он эффективно себя показывает только на двигателях большого объема. Следовательно, об экономичности такого двигателя также следует забыть.

Выбор турбины. Турбины ТКР

Турбины произведённые в России и странах СНГ имеют обозначение — ТКР. Существует несколько типов, которые отличаются размерами и производительностью, а так же КПД от 43 до 77%. Они используются на дизельных двигателях разной мощности, серийное применение на бензиновых двигателях данных турбин пока отсутствует.

Возможно ли применение турбин ТКР на бензиновых двигателях?

Да возможно. Не сгорят ли лопасти турбины, предназначенной для дизельных двигателей, на бензиновом моторе, ведь температура горения бензина выше чем солярки? Случаев сгорания лопастей турбины от дизеля на бензиновом двигателе в практике не обнаружено. Температура выхлопных газов прежде всего отдаётся поршням, клапанам, блоку цилинров, выпускному коллектору, и только потом — турбине.

Охлаждение

Иногда в жаркую погоду атмосферный двигатель может перегреться. Чтобы этому противостоять, советуют установить интеркулер, который будет охлаждать воздух. При работе в него поступает не только горячий, но и холодный воздух, благодаря которому из-за большего содержания кислорода топливо сгорает лучше и экономнее.

Небольшой размер интеркулера позволяет ему быть установленным даже на атмосферный двигатель ВАЗ.

Многие владельцы авто с таким устройством отмечали, помимо снижения температуры и уменьшения расхода топлива, увеличение мощности мотора до двадцати пяти процентов. Для этого, впрочем, существуют специальные способы.

Термоудар

Главный враг турбины — термоудар. Во время активной езды на высокой скорости турбина раскручивается свыше 100 тысяч оборотов в минуту. Она визжит как реактивный самолет и накачивает в систему впуска сжатый воздух. Охлаждается турбина с помощью масла, проходящего сквозь нее. Если поток смазки прерывается, то турбина перегревается и выходит из строя. К примеру, если водитель сначала гонял свой спорткар по треку на пределе возможностей, а потом встал у боксов и мгновенно заглушил мотор, то это очень плохо сказывается на технике. Раскаленный подшипник, лишившийся охлаждения, прикипает и при повторном запуске ломается. После этого придется менять узел в сборе.

Поэтому самая главная заповедь для владельцев турбированных моторов — давать турбине охладиться после поездки. Для этого необходимо не «газовать в пол» перед парковкой, а катиться на машине без дрифта хотя бы минут пять. При оборотах мотора ниже 2,5 тысяч турбина работает в щадящем режиме.

Кроме того, нельзя глушить турбоагрегат сразу после поездки. Необходимо после перевода автоматической коробки в режим «Паркинг» дать мотору поработать на холостом ходу хотя бы полминуты, чтобы масло успело снять с турбонаддува избыточную температуру.

Чем атмосферные двигатели автомобилей отличаются от турбированных? Подробнее

Принцип работы

Для начала нужно разобраться с двумя терминами.

Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.

Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.

Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана открывает клапан для стравливания давления.

Работа турбины на дизельном двигателе нуждается в контроле давления, который осуществляется следующими процессами:

• если поступило слишком много воздуха, компрессор (используя клапан) освобождается от излишков;
• клапан стравливает давление в случаях, когда воздуха поступило слишком много — при этом агрегат работает стабильно и забирает ровно столько воздуха, сколько требуется.

Правила эксплуатации

До того, как установить турбину на свой двигатель, необходимо уяснить для себя условия пользования подобных агрегатов. Соблюдая их, можно увеличить срок «жизни» моторов.

Правильное эксплуатирование турбированных двигателей предполагает соблюдение следующих рекомендаций:

Регулярно проверять уровень масла

Существует множество советов о том, как правильно эксплуатировать турбореактивные двигатели. Однако главное условие заключается именно в регулярной проверке масла.

Отсутствие смазки ведет к быстрому изнашиванию подшипников турбины, следствие чего она вскоре перестает работать.

Кроме того, быстрый расход масла свидетельствует о наличие проблемы в моторе. Возможно, из строя вышел масляный насос или другая деталь.

При запуске не держать долго педаль газа

Турбированные двигатели достигают максимального давления уже на низких оборотах. Поэтому долго жать на педаль газа. Иначе турбина будет работать на «холостом» ходу, что сокращает срок ее эксплуатации.

Использовать только качественное масло

Некачественное масло — это вторая наиболее распространенная причина быстрого износа турбины

Причем не важно, установлена ли она на бензиновом двигателе, или на дизельном. Более того, подобная смазка негативно влияет и на состоянии мотора.

Необходимо заливать только то масло, которое рекомендует производитель конкретной силовой установки.

Важно также отметить, что тип смазки, применяемой на турбированных моторах, отличается от той жидкости, которая используется на «атмосферных» агрегатах. Это объясняется тем, что в первых создается больший уровень давления, вследствие чего увеличиваются требования к качеству масла

Данное обстоятельство необходимо учитывать при форсировании «атмосферного» движка.

Не рекомендуется использовать смазку иной марки, даже если она имеет аналогичные характеристики.

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)

Особенности турбированного мотора

Этот вид двигателя является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Главное их отличие — наличие специальной турбины, которая в процессе движения позволяет закачивать дополнительную воздушную массу, что приводит к увеличению мощности силового агрегата. Стоит отметить, что в среднем мощность двигателя может увеличиться на 15%.

Обычный атмосферный двигатель от турбированного можно отличить мощностью и конструкцией. Если объем мотора составляет 1,5 литра, то мощность классического варианта не превысит 75 л. с., в свою очередь, увеличение мощности атмосферного двигателя приведёт к увеличению «тяги» до 100 л. с.

Есть ещё один тип двигателя — форсированный, он представляет собой обыкновенный мотор, который имеет сложную конструкцию. Его создание требует использования различных дорогостоящих материалов и конструкций. Всё это в связке позволяет максимизировать мощность. Кроме того, форсированный силовой агрегат может быть оснащён турбиной.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Вывод

На вопрос можно ли ставить газ на турбированный двигатель ответ будет положительным. К тому же многочисленные отзывы владельцев авто, а также установщиков доказывают, что ГБО не оказывает никаких негативных влияний на такие моторы. Главное правильно подобрать оборудование и качественно выполнить регулировку.

Активное развитие машиностроительной отрасли приводит к выпуску более высокопроизводительных автомобилей. Благодаря реализации целого ряда конструкторских решений, связанных с турбонаддувом, небольшой по объёму двигатель выдаёт хорошую мощность. Однако это неизбежно приводит к повышенному расходу бензина. Установка ГБО на турбированный мотор является выгодным решением для автовладельца. Перед обращением в автомастерскую, желательно разобраться в нюансах перевода турбомотора на газ.