Битурбированный двигатель принцип работы

Перед покупкой авто большинство начинающих водителей интересуются: какой двигатель предпочтительнее – атмосферный или турбированный?

Для того чтобы разобраться, нужно хорошо рассмотреть их особенности, недостатки и преимущества.

На фото выше — турбированный 2.0 л двигатель известной немецкой марки.

В чём же заключаются особенности атмосферного двигателя? Этот мотор на сегодня считается классическим, так как его устанавливают в большое количество современных автомобилей. Его название полностью объясняет принцип его работы – для того, чтобы создать топливную смесь, нужен воздух. Когда поршень движется в нижнюю точку, воздух затягивается через карбюратор и перемешивается с топливом.

Но какие особенности у турбированного мотора? Главная — усовершенствованный двигатель внутреннего сгорания со специальной турбиной. Её задача заключается в необходимости подачи дополнительного воздуха к цилиндрам, для того чтобы существенно увеличить мощность двигателя. Как правило, для покупателя главные отличия между атмосферным и турбированным мотором заключаются в их конструкции и мощности.

Также рассмотрим и преимущества, которые помогут нам сделать правильный выбор. Атмосферный мотор (на фото справа) обладает следующими преимуществами:
1. Большой ресурс. Многолетняя эксплуатация показывает, что двигатель не только вынослив, но и практичен в использовании.
2. Надёжность и простота в эксплуатации. Огромный плюс атмосферного мотора – он способен прекрасно работать на бензине даже самого низкого качества. Если и понадобится ремонт, как правило, он не затратный.
3. Ремонтопригодность. Благодаря несложной конструкции, он прекрасно поддаётся ремонту.

Турбированный мотор обладает следующими преимуществами:
1. Достаточно высокая мощность и присутствие крутящегося момента. Вследствие этого, автомобиль обладает большей динамикой во время движения.
2. Более безопасен для окружающей среды. Так как благодаря наличию дополнительного воздуха топливо сгорает практически без остатков.
3. Производит меньше шума.

Когда все преимущества рассмотрены, осталось рассмотреть присутствующие недостатки. Минусы атмосферного двигателя:
1. Достаточно большой вес.
2. Небольшая мощность.
3. В горной местности на подъеме не позволяет получить нормальную мощность.

Отрицательные моменты турбированного двигателя:
1. Непростая конструкция, может усложнить процесс эксплуатации.
2. Качество работы зависит от качества используемого бензина и масла.
3. Необходимость регулярной замены фильтра и масла.
4. Крупный расход топлива.
5. Частая эксплуатация приводит к выходу из строя турбины, которую нужно заменить.

Но какой двигатель всё-таки лучше? Единогласного ответа на этот вопрос нет.

За показателями выдаваемой мощи и динамики, турбированный мотор лучше. Но с ним нужно быть готовым к масштабным денежным затратам на хорошее масло и топливо. В то время как атмосферный двигатель не так требователен и прихотлив, поэтому он прекрасно подходит в качестве бюджетного варианта для спокойных поездок, без состязаний в скорости.

На любые импортные двигатели вы сможете подобрать запчасти у нас — «Автоклондайк» предлагает не только полный ассортимент для иномарок из США, Японии и Кореи, а также особые ценовые предложения, дисконтные программы в магазинах и для интернет-заказов.

Принцип работы турбокомпрессора

Смотрите видеоролики и анимационные фильмы на канале YouTube Cummins Turbo Technologies, в которых показано, как работает турбонагнетатель.

Важные моменты работы дизельных двигателей

Основное предназначение двигателя – сжигание топливовоздушной смеси с последующим преобразованием полученного тепла в механическую энергию. Механическая энергия используется для совершения возвратно-поступательного движения поршней, которое, в свою очередь, преобразуется во вращательное движение колес автомобиля. Чем больше получено механической энергии, тем выше мощность. Одно из важных отличий дизельных двигателей с турбонаддувом от традиционных безнаддувных двигателей заключается в том, что воздух в дизельном двигателе находится в сжатом состоянии еще до подачи топлива. Именно поэтому турбонагнетатель так важен для обеспечения выходной мощности и КПД дизельного двигателя. Сжимать воздух, поступающий в цилиндры двигателя, – работа турбонагнетателя. После сжатия воздуха молекулы кислорода располагаются компактнее. Это означает, что по сравнению с безнаддувным двигателем, в двигатель с турбонаддувом того же объема можно впрыскивать больше топлива, что приводит к повышению механической мощности и общего КПД двигателя. Поэтому при заданной мощности двигателя габариты двигателя с турбонаддувом меньше, чем у безнаддувного двигателя. Это способствует применению более компактной конструкции, снижению веса и общему повышению топливной экономичности. Хотя концепция турбонаддува относительно проста, турбонагнетатель играет важную роль в работе дизельного двигателя, поэтому для него требуются высокотехнологичные узлы и детали. Благодаря нашему богатому опыту в области технологий турбонаддува и знанию двигателей, мы производим и выпускаем турбонагнетатели мирового уровня, известные своей долговечностью, высоким уровнем безопасности и надежностью, которые необходимы для современных двигателей.

Читать еще: Что такое подвес двигателя

Принцип работы турбонагнетателя

Турбонагнетатель состоит из двух основных частей: турбины и компрессора. Турбина состоит из рабочего колеса (1) и корпуса (2). Среди прочего, назначение корпуса турбины – направлять отработавшие газы (3) на рабочее колесо турбины. Отработавшие газы приводят во вращение рабочее колесо, после чего покидают корпус турбины через зону выхода отработавших газов (4).

(1) Рабочее колесо турбины
(2) Корпус турбины
(3) Отработавшие газы
(4) Зона выхода отработавших газов
(5) Рабочее колесо компрессора
(6) Корпус компрессора
(7) Кованый стальной вал
(8) Сжатый воздух

Компрессор состоит из двух частей: рабочего колеса (5) и корпуса (6). Принцип работы компрессора противоположен принципу работы турбины. Рабочее колесо компрессора соединено с турбиной кованым стальным валом (7) и при вращении турбины на высоких оборотах захватывает и сжимает воздух. Затем в ходе процесса под названием «диффузия» в корпусе компрессора поток воздуха, имеющий низкое давление и высокую скорость, преобразуется в поток воздуха с высоким давлением и низкой скоростью. После этого сжатый воздух (8) подается в двигатель, что позволяет сжигать в двигателе больше топлива и вырабатывать больше мощности.

Турбированный двигатель Mercedes-AMG — новые подробности

Обладая мощностью до 310 кВт (421 л.с.), новый 2,0-литровый двигатель Mercedes-AMG M 139 является самым мощным в мире серийным четырехцилиндровым мотором с турбонаддувом. Он превзошел ранее самый мощный двигатель M 133 на 30 кВт (40 л.с.), максимальный крутящий момент также увеличился с 475 до 500 Н·м. Новинка демонстрирует, что двигатель внутреннего сгорания еще скрывает в себе большой потенциал, отмечает председатель правления Mercedes-AMG Тобиас Мёрс.

«Четверка» доступна в двух модификациях: она обеспечит максимальную маневренность для компактных моделей Mercedes-AMG: 310 кВт (421 л.с.) в S-модели и 285 кВт (387 л.с.) в базовой версии. Новый двигатель впечатляет своей немедленной ответной реакцией — кривая крутящего момента была тщательно сбалансирована. Максимальный крутящий момент 500 Н·м (480 Н·м для базовой версии) доступен в диапазоне 5000–5250 об/мин (4750–5000 об/мин в базовой версии). Разработчики двигателей также смогли реализовать динамически увеличивающуюся кривую крутящего момента в нижнем диапазоне оборотов двигателя, тем самым улучшив управляемость автомобиля. Увеличивающийся крутящий момент при более высоких оборотах улучшает легкость работы двигателя.

По сравнению с поперечно установленным четырехцилиндровым двигателем M 260 в 35-х моделях или предыдущим двигателем M 133, новый Mercedes-AMG M 139 повернут вокруг своей вертикальной оси на 180 градусов. Это означает, что турбокомпрессор и выпускной коллектор теперь расположены сзади по направлению движения, на стороне перегородки моторного отсека, а система впуска — спереди. Такая конфигурация обеспечивает плоскую и аэродинамически полезную конструкцию передней части и позволяет улучшить прохождение воздуха с меньшими расстояниями и меньшим отклонением — как на стороне впуска, так и на стороне выпуска. На валах компрессора и колеса турбины впервые установлены роликовые подшипники, что свело к минимуму трение внутри турбокомпрессора. С максимальным давлением наддува в 2,1 бара (1,9 бара для базовой модели) 2,0-литровый турбированный четырехцилиндровый двигатель и здесь занимает первое место. Управляемый электроникой перепускной клапан (редукционный клапан ОГ) позволяет контролировать давление наддува ещё более точно и гибко, оптимизируя при этом реакцию, особенно при ускорении с частичной нагрузкой. Для охлаждения турбокомпрессора в дополнение к маслу и воде используется и свежий воздух. Он проводится к турбокомпрессору от решетки радиатора через крышку двигателя, выполненную в виде воздушного дефлектора, и через воздуховоды под капотом. Полностью алюминиевый блок цилиндров выполнен по методу кокильного литья: жидкий алюминий заливается под действием силы тяжести в металлическую форму (кокиль). Благодаря хорошей теплопроводности охлаждаемая водой форма обеспечивает быстрое охлаждение и затвердевание расплава. Результатом является мелкозернистая, плотная структура, гарантирующая высокую прочность.

Читать еще: Nissan note неисправность двигателя

Так называемая водяная рубашка, закрытая сверху, — конструкция, используемая в автоспорте — обеспечивает высочайшую прочность при минимальной массе и максимальные значения давления сгорания вплоть до 160 бар. Области вокруг цилиндров, в основном сплошные, и в крышку входят только небольшие каналы для охлаждающей жидкости и моторного масла. Кривошипно-шатунный механизм с кованым, легким стальным коленчатым валом и коваными алюминиевыми поршнями с оптимизированными поршневыми кольцами обеспечивает низкую степень трения с высокой прочностью. Для уменьшения трения между поршнями и цилиндрами на зеркала цилиндров наносится ультрагладкое покрытие по запатентованной технологии Nanoslide. Это обеспечивает наименьшее трение, а также делает цилиндры в два раза тверже и долговечнее традиционных гильз из серого чугуна.

Собирают новый мотор вручную на заводе в Аффальтербахе по принципу «один человек — один двигатель». Для сотрудников созданы идеальные условия труда — они работают в светлой, четко организованной и чистой окружающей среде. Работа почти ювелирная, поэтому специалисты должны чувствовать себя комфортно для создания продукта высокого качества даже при все время усложняющейся технологии.

В России тоже не дремлют и создали уникальный двигатель для автомобилей.

Описание и принцип работы турбонаддува двигателя

Среди всех возможных вариантов наддува двигателя внутреннего сгорания наибольшее распространение получил турбонаддув, в котором воздух подается в цилиндры при помощи специального устройства – турбокомпрессора (турбины). Вращение турбины осуществляют отработавшие газы, что позволяет существенно увеличить мощность двигателя без увеличения частоты оборотов последнего. Помимо этого, турбонаддув позволяет получать большие значения крутящего момента при небольшом расходе топлива. В сравнении с классическими конструкциями при аналогичной мощности турбированный двигатель имеет более компактные габаритные размеры.

Устройство системы турбонаддува
Принцип работы турбонаддува
Особенности эксплуатации турбированных двигателей
Виды систем турбонаддува
Что такое турботаймер и для чего он необходим
Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Устройство системы турбонаддува

На практике турбонаддув применяется как на моторах, использующих дизельное топливо, так и на бензиновых. Однако наиболее часто эта система встречается именно на дизельном двигателе, поскольку для них характерна высокая степень сжатия, меньшая температура выхлопа и низкие обороты коленчатого вала. Более высокая степень сжатия обеспечивает повышение мощности турбированного двигателя и увеличивает его КПД.

В бензиновых моторах температура отработавших газов выше, что может спровоцировать эффект детонации, приводящий к быстрому износу поршневой группы. Для предотвращения этого явления необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, что не всегда является экономически выгодным.

Читать еще: Двигатель аир100s2 технические характеристики

Принцип работы турбины

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

Воздухозаборник;
Воздушный фильтр;
Перепускной клапан – регулирует подачу отработавших газов;
Дроссельная заслонка – регулирует подачу воздуха на впуске;
Турбокомпрессор – повышает давление воздуха во впускной системе. Состоит из турбинного и компрессорного колес;
Интеркулер – охлаждает воздух, способствуя лучшему наполнению цилиндров и снижению вероятности детонации;
Датчики давления – фиксирует давление наддува в системе;
Впускной коллектор – распределяет воздух по цилиндрам;
Соединительные патрубки – необходимы для крепления элементов системы между собой.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы системы турбонаддува заключается в следующем:

Отработавшие газы двигателя, проходя через турбокомпрессор, раскручивают турбинное колесо.
Вращение турбинного колеса передается компрессорному, поскольку они закреплены на одном валу.
Компрессор сжимает воздух, поступающий из воздухозаборника, и направляет его в интеркулер.
В интеркулере воздух охлаждается и поступает на впуск в цилиндры двигателя.

В турбокомпрессоре предусматривается возможность регулировки давления выхлопных газов на лопасти турбины с целью не допустить превышение давления наддува в системе. Это осуществляется с помощью перепускного клапана, который приводится в движение пневмо- или электроприводом. В свою очередь, управление приводом осуществляется электронным блоком управления, который считывает информацию с датчика давления.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название “турбояма”. Сущность явления заключается в следующем:

Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
Турбина вращается в соответствующем режиме.
При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и увеличивают мощность двигателя. Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка – “турбояма”. Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от “турбоямы”:

Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
Два турбокомпрессора, установленных последовательно (Twin Turbo). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему – возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.