Турбомотор

Принцип работы турбонагнетателя

На гражданском автомобиле он представляет собой агрегат, состоящий из двух камер – горячей и холодной. Они герметически изолированы друг от друга. В них находится крыльчатка, лопасти вентилятора в каждой из них. Они насажены на общий вал. При вращении одной, синхронно вращается другая.

Нагнетание воздуха во впускной коллектор происходит крыльчаткой холодной части турбины. Воздух засасывается с улицы, сжимается, под давление поступает в цилиндры турбодвигателя.

Чтобы раскрутить лопасти холодной камеры, нужна энергия. А где ее взять? Догадались использовать энергию выхлопных газов. Они из выхлопного коллектора поступают в горячую часть турбинки, раскручивают крыльчатку. Она в свою очередь разгоняет лопасти холодной камеры, которые всасывают уличный воздух. Вот так, без дополнительных затрат энергии получилось принудительно надувать кислород в камеры сгорания.

Поэтому возникает эффект «турбоямы». При маленьких оборотах ДВС, скорости отработанных газов недостаточно, чтобы раскрутить крыльчатки. В холодной части не создается достаточного давления, всасывается воздуха меньше, чем необходимо. Поэтому происходит кратковременный провал мощности при резком нажатии на педаль газа. Нужно крутить мотор, чтобы он вышел на рабочие обороты, и смог «надуть» цилиндры. Скорость вращения крыльчаток турбоагрегата доходит до 100-150 тысяч об/мин.

Именно из-за того, что турбонагнетатель работает за счет энергии выхлопных газов и вращается с большой скоростью, у турбомоторов возникает ряд определенных проблем. Поэтому их многие недолюбливают, обходят стороной при покупке.

https://vk.com/video_ext.php

Составы моторных масел

В период эксплуатации авто любые марки смазочных материалов утрачивают свои свойства. Периодичность их замены зависит от типа двигателя и режимов езды. Приобретают масло с учетом его класса, а также модели мотора. Смазывающие жидкости имеют разные характеристики в зависимости от основы и наличия присадок:

Минеральные или нефтяные – их получают в результате перегонки нефти и ее очистки. Они довольно стремительно утрачивают свои качества, так как содержат большое количество присадок: парафиновую, ароматическую, нафтеновую.
Синтетические – наделены лучшей смазочной основой с минимальным количеством присадок. Имеют длительный срок хранения, экономят топливо, уменьшают трение деталей, не чувствительны к перегреву.
Полусинтетические – промежуточный вариант между нефтяными и синтетическими, т. е. они обладают смешанной основой.

Минеральные и полусинтетические смазки в турбомоторах не используют ввиду того, что они моментально утрачивают свои свойства.

Присадки, которых содержится несколько в смазочном составе, обладают следующими качествами:

диспергирующими;
моющими;
антиизносными;
противокоррозионными;
антиокислительными;

Иногда они имеют и другие качества, позволяющие использовать их для двигателей, имеющих турбонаддув.

Какое масло лучше для турбированных бензиновых двигателей? Для них подходят только синтетические масла. Их допускается эксплуатировать даже при температуре минус пятьдесят градусов. Кроме того, такие масла признаны самыми устойчивыми к любым агрессивным воздействиям

А также важно, чтобы смазка была предназначена именно для турбомоторов и подходила по всем параметрам, требованиям и допускам для применения в конкретном двигателе

Как работает турбина на бензиновом двигателе?

Турбина бензинового мотора за счёт использования компрессора принудительно нагнетает в цилиндры массу воздуха. Значительно повышается обогащение кислородом топливно-воздушной смеси и улучшается сгораемость бензина. Коэффициент полезного действия существенно возрастает. Эффективность работы мотора увеличивается при неизменно объёме.

Мощность двигателя при использовании турбины возрастает прямо пропорционально количеству сжигаемого за единицу времени бензина. Для обеспечения максимального быстрого сгорания топлива в цилиндрах мотора необходим значительный объём воздуха. Именно его в достаточном количестве направляет турбина за счёт работы компрессора. Он принудительно подаётся в цилиндры, обогащая топливно-воздушную смесь.

Корпус подшипников.

Служит для размещения ротора, представленного валом несущим на себе турбинные и компрессорные кольца, оборудованные лопастями. Именно они при вращении захватывают воздуха и направляют его в цилиндры мотора.

Масляные каналы.

Пронизывают корпус турбины словно кровеносные сосуды на теле человека. Служат для своевременной доставки моторного масла к трущимся и вращающимся элементам. Снижают тем самым износ рабочих элементов бензиновой турбины.

Подшипник скольжения.

Его главная задача обеспечить свободное и плавное вращение ротора турбины с его лопастями для захвата достаточного количества воздуха. Его смазку и охлаждение обеспечивает циркулирующее в турбине моторное масло.

Корпус.

Корпус турбины, имеющий форму улитки обеспечивают защиты от внешних механических воздействий рабочие элементы устройства для нагнетания воздуха.

Привод турбины бензинового мотора осуществляется за счёт подачи отработанного газа энергия которого заставляет ротор вращать лопасти. Сложного в конструкции и работе ничего нет всё понятно и достаточно просто.

При запуске бензинового мотора отработанные газы и цилиндров мотора направляются  прямиком в турбину. Они приводят в движение ротор, отдавая ему свою энергию. Далее, через приёмную трубу они поступают в глушитель и выводятся в окружающую среду.

Вал ротора раскручивает колесо компрессора и лопаточное колесо. Они захватывают воздух из окружающей среды, поступающий через воздушный фильтр мотора. Он принудительно подаётся в цилиндры двигателя. Компрессор турбины может повышать давление воздуха до 80%.

Работа турбины бензинового мотора позволяет обогащённую кислородом топливно-воздушную смесь наполнять цилиндры в большом количестве. Объём мотора остаётся неизменным, но его мощность существенно возрастает. В среднем использование турбины даёт возможность увеличить мощность силовой установки машины на 20-30%.

Недостатки турбированного двигателя

Как бы мы ни хвалили турбодвигатели, есть у них и недостатки. Минусы турбированных двигателей — это не просто какие-то незначительные ляпы, оставшиеся после их производства, а реальные составляющие. К примеру, один из самых явных минусов — это повышенный расход топлива. Но, хотя недостаток этот и существенный, всё же он имеет и положительные стороны. В частности, чем больше такой двигатель съедает топлива, тем он становится мощнее. Например, турбодвигатель в 1,4 литра выдаёт (вдумайтесь!) на целых 70% больше лошадиных сил, чем тот же атмосферный.

Внешний вид турбины

Особенности турбированного двигателя также вынуждают постоянно следить за качеством масла. Минусом в этом случае является тот факт, что заливать масло надо не только в сам двигатель, а ещё в турбину. И дело здесь даже не в расходе масла, который не столь уж будет велик, так как в турбину заливается всего-то около литра, но вот постоянное слежение за качеством смазки и регулярная замена масла дают о себе знать.

Следующим недостатком является высокая восприимчивость к качеству топлива. И бензин, и дизельное топливо (а оно ещё больше) должны быть высокой очистки. Если случайно залить в стандартный двигатель, к примеру, бензин ниже А-92, то ничего страшного не случится. Да, это не рекомендуется делать часто, но мотор выдержит. А вот с турбированным двигателем не всё так просто. Это приведёт сразу же к проблеме, которая оборачивается дорогостоящим и внушительным ремонтом.

Именно дорогой ремонт является следующим недостатком турбированных двигателей. Как вы думаете, какова цена ремонта сегодня в России? Она колеблется в пределах 60–70 тыс. рублей, а это, согласитесь, немало.

Но при всём этом работа турбированного двигателя на голову выше работы обычного, так как намного эффективнее и мощнее. Обладателям автомобилей с таким мотором можно только позавидовать. Следите за «сердцем» своей машины, и оно обеспечит высокоэффективный режим работы всегда и на любой дороге.

Увеличение плотности воздуха в турбине

Для увеличения плотности воздуха используется турбина (турбокомпрессор с наддувом) с промежуточным охладителем, который выполняет функцию охлаждения сжатого воздуха. Эта конфигурация позволяет вводить большее количество кислорода в камеру сгорания, что, в свою очередь, позволяет заливать большую массу топлива. Так увеличивается мощность двигателя авто.

Но важно понять пошаговые принципы работы автомобильной турбины. Итак, турбокомпрессор состоит из двух основных элементов: компрессора и турбины

Они состоят из рабочего колеса, заключенного в корпус в форме улитки, который может вращаться на значительном числе оборотов. Компрессор и турбина вращаются с одинаковой угловой скоростью, поскольку они выполнены как одно целое через шпиндель.

Принцип работы автомобильной турбины – схема

Турбина здесь в роли интеллектуального устройства, поскольку оно восстанавливает кинетическую энергию выхлопных газов (в противном случае они будут потеряны), превращая их в механическую энергию, полезную для привода крыльчатки компрессора. Следовательно, сжатый воздух вводится во впускной коллектор, обеспечивая невозможный (в противном случае) объем воздуха для безнаддувного двигателя

Не менее важной является функция, выполняемая интеркулером, поскольку сжатый воздух имеет тенденцию повышать свою температуру, а теплообменник (интеркулер) позволяет снизить её и увеличить плотность воздуха

Турбированный двигатель: преимущества

К плюсам турбированных моторов (по сравнению с атмосферными аналогами) относят:

• Более высокую мощность (как правило, на 30÷50%) при одинаковом рабочем объеме.
• Максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что весьма положительно влияет на динамику автомобиля.
• Меньшие вес и размеры при одинаковой мощности. Турбированный двигатель значительно легче и компактнее атмосферного. Это позволяет наиболее рационально расположить силовой агрегат и снизить общую массу автомобиля, что способствует, в свою очередь, экономии топлива.
• Быстрый набор рабочих оборотов за счет меньшей массы вращающихся деталей.
• Высокую экологичность, которая достигается за счет более полного сгорания топлива в цилиндрах двигателя.

Особенности бензиновой турбины

Принцип работы турбонагнетателя для бензинового мотора ничем не отличается от дизельного — здесь используется та же схема. Отработанный бензин проходит в выпускной коллектор, в который врезан патрубок горячей улитки с расположенным в центральном боке лопастным колесом. Выхлопные газы раскручивают турбинное колесо, которое передает силу вращения по оси на колесо компрессора. Отработанные газы выводятся наружу. За счет вращения ротора происходит закачивание в холодную улитку атмосферного воздуха, который поступает в цилиндры мотора. Топливо начинает интенсивнее гореть и увеличивать обороты двигателя.

Многие автомобилисты, которые устанавливают турбину на бензиновые двигатели своих авто или приобретают заводскую комплектацию с турбонаддувом, кроме радости, что мотор на 20-30% увеличил мощность, полка момента достаточно ровная в большем диапазоне оборотов, отработанные газы попадают под норму протокола Евро5, отмечают большие сложности в эксплуатации автомобиля.

Эффект от полного сгорания топлива и экономии на заправке нивелируется большой требовательностью силового блока к качеству бензина, и, главное, масла, ассортимент которого для турбированных бензиновых моторов ограничен. Менять масляной фильтр потребуется через 5-6 тысяч км пробега.

Кроме этого, бензиновая турбина в три раза чаще, чем дизельная, становится причиной детонации. Это связано с плохим качеством топлива и неисправностью в работе интеркулера (охладителя воздуха).

Хотя производители и заявляют срок службы турбины в пределах срока работы «родного» двигателя, на практике дизельная турбина служит 30-45% от ресурса мотора, бензиновая — 15-25%.

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

Турбированный двигатель впервые увидел мир в 905 году, а на «легковушки» турбины стали устанавливать только в середине 20-го века. Принцип двигателя оснащенного турбиной заключается  в том, что турбина рационально использует выхлоп автомобиля, посредством которого происходит нагнетание дополнительного воздуха в цилиндры, который способствует лучшему сгоранию топливно-воздушной смеси. Как вы знаете, чем больше воздуха, тем лучше будет гореть, по тому же принципу устроен и турбомотор, турбина под высоким давлением нагнетает воздух в цилиндры, благодаря чему сгорание топливной смеси происходит с большим КПД, в результате двигатель получает больше мощности минимум на 10%.

Уровень масла

Турбированный двигатель требует особого ухода. Наличие в нем достаточной смазки обеспечивает эффективное функционирование подшипников и иных элементов. При низком уровне масла подшипники быстро ломаются и изнашиваются. Особое значение имеет частая проверка масла. Если его недостаточно, то следует добавить. В случае большого расхода смазочного материала выясняют причину и устраняют неполадки.

Какое масло лить в турбированный бензиновый двигатель? Некоторые автолюбители утверждают, что любое качественное. Однако с ними не согласны специалисты и эксперты по следующим причинам. Турбонаддув функционирует при высоких температурах и повышенной скорости оборотов подшипников скольжения. Последние надежно работают при температуре +150 градусов. Если она выше, то существует опасность разрыва масляного слоя из-за жидкого масла. Кроме того, обычные моторные масла при высокой температуре окисляются, и их смазочные качества исчезают. Поэтому необходимо специальное масло для бензиновых турбированных двигателей, т. е. оно должно быть предназначено для двигателей, имеющих турбонаддув.

Секреты эксплуатации дизельного мотора

Приведенные выше советы в равной степени можно отнести как к бензиновым, так и дизельным моторам. Но некоторые особенности все-таки имеются.

К примеру, дизельные автомобили требуют большего внимания от автолюбителей (особенно в зимний период).

При эксплуатации «дизеля» зимой учтите несколько простых советов.

Опасность заводки с буксира

Не заводите автомобиль с буксира, ведь это может стать причиной поломки двигателя.

К примеру, если в баке залита летняя солярка, а на улице минусовая температура, то запуск мотора вряд ли будет успешен.

Дизельное топливо уже при пяти градусах мороза превращается в кристаллы, а само топливо теряет свое главное свойство — текучесть.

В дизельных двигателях роль смазки выполняет топливо, а если полноценной смазки нет, то узлы работают на «сухую». Итог — серьезные поломки.

Поэтому следите за правильной плотностью дизельного топлива.

Аккумуляторы

Обратите внимание на источник питания. Дизельные моторы из-за большей степени сжатия нуждаются в мощном аккумуляторе

Вот почему для дизелей рекомендуются АКБ с пусковым током не менее 320 А.

Кроме этого, источник питания, прослуживший больше 3-х лет лучше заменить. При этом выкидывать его также не стоит — отдайте (продайте) АКБ владельцу машины с бензиновым мотором.

Особое внимание уделяйте состоянию клемм на стартере и аккумуляторе — их необходимо зачищать. При снижении температуры емкость АКБ уменьшается, поэтому дополнительное сопротивление только ухудшит положение

При снижении температуры емкость АКБ уменьшается, поэтому дополнительное сопротивление только ухудшит положение.

Идеальный вариант — смазать клеммы специальным пластичным составом, который защитит металл от появления налета и соли на зимних дорогах.

А лучше научиться подбирать аккумулятор по марке автомобиля.

Следите за выхлопом

Если летом при работе дизельного мотора был заметен явный дымок, то проверьте угол опережения на впрыск топлива.

При отсутствии навыков регулировки лучше не рисковать и обратиться к профессионалам.

Или узнайте, что делать если появился дым из выхлопной трубы.

Снимайте лишнее

Специальную сетку с заборника (она установлена в топливном баке) лучше убрать. Практика показала, что именно эта сетка — главная причина появления пробок и проблем с пуском мотора.

Вот эта сетка перестала полностью пропускать топливо.

Правильно выбирайте масло

Автомобили с пробегом более 100 тысяч километров часто «болеют» снижением компрессии.

Причина — чрезмерный износ гильзы цилиндров и поршневых колец. Вот почему при снижении температуры ниже 25 градусов Цельсия лучше отдавать предпочтение маслу со сниженной степенью вязкости.

Поэтому нужно уметь отличать качественные масла от подделки.

Проверяйте свечи накаливания

Для дизельного мотора сложности начинаются уже с 5 градусов тепла и ниже. До этого мотор еще можно завести без работающих свечей накаливания.

При большем похолодании уже одной неисправной свечи достаточно для неуспешного пуска.

Чтобы избежать проблем в холода, проводите диагностику свечей накаливания еще до зимы. Если это необходимо, производите замену.

Грамотная манера езды

Правильная манера езды также очень важна для турбированного двигателя. Нельзя забывать о том, что турбина — это агрегат, который постоянно работает при высоких нагрузках. Означает же это, что ездить на нём длительное время при низких оборотах двигателя нельзя. Рекомендуется даже давать такому двигателю возможность хоть раз в неделю поработать на полную катушку, то есть на высоких оборотах. Можно таким образом не только активировать процесс очистки системы наддува компрессора, но и значительно продлить срок эксплуатации

Очень важно избегать и длительной езды на высоких оборотах, так как в этом случае турбина может и «перекрутиться»

Средние обороты в процессе езды на турбодвигателе — то, что надо.

Избегать нужно также и длительной работы мотора на холостых оборотах. Почему? А знаете ли вы, что если он будет работать на холостых оборотах более получаса, то может и выйти из строя? А всё дело в том, что при таком режиме работы мотора есть большая вероятность засорения турбины или закоксовки. Маслоотводящая трубка засоряется или возможен подсос масла в цилиндры двигателя, что также приводит к выходу из строя различных элементов цилиндро-поршневой группы.

Как запускать и останавливать машину с турбодвигателем?

Перед запуском в холодное время года движок нужно хоть немного провернуть. И только потом, окончательно заведенному, предоставить возможность поработать в холостую. Это необходимо для запуска циркуляции масла и во избежание появления перегрузок в двигателе.

Перед тем как выключить мотор после интенсивной работы турбонаддува, позвольте ему немного охладиться на холостых оборотах. Установлено, что при больших нагрузках, когда мотор работает на высоких оборотах – температура внутри турбины также огромна. Поэтому, быстрое прекращение работы мотора в этом случае создаст теплоперепад, который не лучшим образом скажется как на ресурсе турбины, так и самом турбодвигателе в целом.

Благодаря турбине у турбинного мотора количество лошадиных сил и мощностей намного больше, чем у простых двигателей. Соответственно изнашивание механизмов мотора и прочих деталей также происходит намного быстрее. Но при надлежащем уходе агрегат легко преодолеет свои сто пятьдесят тысяч км.

Выбор

Перед покупкой турбонагнетателя нужно определиться с тем, до какой мощности автомобилист хочет разогнать свою машину, сколько он готов за это заплатить, сможет ли система выдержать дополнительную нагрузку.

Будет ли машина участвовать в гонках, или использоваться для повседневных задач? В зависимости от этого выбирается размер интеркулера и турбины. Отметим, что производительная работа также зависит от выбора трансмиссии.

При выборе нужно также учитывать:

1. Достигаемую при установке турбины мощность. Перед установкой следует реально оценить возможности машины. Сможет ли мотор и машина выдержать установленную нагрузку?
2. Движок какого типа стоит в машине? Различия в температурном режиме эксплуатации мотора являются причиной использования разных турбин. В машинах с бензиновыми агрегатами используются турбины, при изготовлении которых применялся более жаропрочный материал (по сравнению с материалом двигателей дизельного типа).
3. Какой объем мотора? Большую можно использовать в автомобилях с силовыми агрегатами, имеющими большой объем. В моторах с объемом большим 3 литров целесообразной является установка сдвоенной.

Отличия атмосферного газового котла от турбированного

Газовое оборудование, на основе которого сооружают автономные отопительные системы, на рынке представлено двумя вариантами. Потребитель сейчас может приобрести или турбированный или атмосферный (дымоходный) тип.

Первая группа оснащена коаксиальным дымоходом, а также закрытой камерой сгорания. Благодаря минимальным требованиям к системе вентиляции его можно устанавливать в многоквартирных домах. Для эксплуатации атмосферного котла необходим традиционный дымоход. Его устанавливают в малоэтажных частных постройках.

Основные различия между атмосферным и турбированным типом котла заключается в конструкции и принципе действия газовой горелки

В основной рабочий узел атмосферного газового котла, который относится к открытому типу, воздух забирается из помещения. Процесс горения с традиционным выделением его продуктов происходит открыто, потому для установки атмосферного оборудования обустраивают котельную, отделенную от жилой зоны дома.

Горелка атмосферного типа — это набор небольших сопел, через которые под давлением проходит газ. Во время горения нужное количество воздуха поступает в камеру, что усиливает пламя. В результате во время подогрева воды в системе атмосферный котел тратит минимум топлива. Вывод дыма осуществляется через выполненный из нержавейки дымоход.

Открытая горелка в процессе работы выжигает кислород из воздушной массы котельной. Даже если учесть, что это априори нежилое помещение, требуется устройство мощной вентиляции. Ведь постоянное поступление воздуха требуется для нормального горения

В турбированном котле предусмотрена закрытая камера сгорания. Кислород загоняется в камеры через коаксиальную трубу вентилятором. Установка оборудования возможна в любом месте.

Особенность настенного турбированного котла — камера сгорания выполнена из меди, что ограничивает мощность до 35 кВт. В напольных котлах она из чугуна, что позволяет значительно увеличить мощность.

Атмосферные разновидности газовых котлов нуждаются в подключении к стандартному дымоотводу с вертикальным каналом. Турбированные можно оснастить коаксиальным дымоходом – он проще и дешевле в установке

Это интересно: Как сделать электрощиток в гараж: познаем суть

Форсированные двигатели

Плюсы и минусы форсированных двигателей часто похожи на плюсы и минусы турбодвигателей.

К минусам относят сложность конструкции (как следствие — поломки случаются чаще), требовательность к качеству топлива и невысокий общий ресурс двигателя.

Форсированные двигатели так же требовательны к качественному ремонту и могут потреблять довольно много масла.

К плюсам форсированного мотора так же можно отнести довольно высокую мощность при сравнительно малом объёме, что позволяет производителям добиваться низкого расхода топлива в городе и снижения вредных выбросов. Благодаря своей высокой мощности такие двигатели так же могут устанавливаются на тяжёлые автомобили.

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.

Похожие записи:

Тойота хайлендер 2011 года выпуска Cfmoto cf625-z6 efi Автомобили subaru (субару) Kia sportage 2.0 at 4wd prestige (11.2018 — н.в.) — технические характеристики Какие диски выбрать на ниву: размеры и характеристики Мерседес gl 2007