Авто с компрессором и турбиной
Чем отличается турбина от компрессора и что лучше?
Увеличение мощности автомобиля — тема не новая, но всегда актуальная. Чтобы решить эту проблему у автовладельца есть два варианта — установить компрессор или турбину. Оба устройства призваны увеличить продуктивность работы двигателя, но каждое имеет свою нюансы и особенности. Ниже рассмотрим, чем отличается турбина от компрессора и установка какого именно устройства будет нужна в конкретных случаях.
Немного теории
Для начала стоит разобраться, каким именно способом увеличивается мощность силового агрегата. Сперва банальное описание, как функционирует ДВС: работает он на воздушно-топливной смеси, которая воспламеняется и сгорает в цилиндрах, обеспечивая мотор необходимой энергией для работы. Смесь состоит из двух компонентов — воздуха и топлива (дизель или бензин).
Для эффективного сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах требуется определенное количество топлива и определенное количество воздуха. И если с подачей большего количества топлива особых проблем нет, то загнать в цилиндр больше воздуха уже не так просто.
Для решения этой задачи может использоваться турбина или компрессор, которые мы и рассматриваем в данной статье. И хотя оба этих устройства нагнетают воздух в двигатель, работают они по совершенно разным принципам.
Компрессор
Это устройство нагнетания воздуха механического типа, оно появилось раньше турбин, но до сих пор используется как производителями автомобилей, так и тюнинговыми автосервисами. Компрессор монтируется, можно сказать, «рядом с мотором» и напрямую не вмешивается в его конструкцию.
Существует три типа компрессоров: центробежный, роторный и винтовой. Основное отличие между ними заключается в способе сжатия воздуха и его подаче на впуск двигателя.
Принцип работы центробежного, роторного и винтового компрессора
Центробежный компрессор — это крыльчатка, которая вращается с большой скоростью и нагнетает воздух в корпус компрессора. Скорость вращения может достигать 50-60 тысяч оборотов в минуту. При этом воздух, который попадает в центральную часть крыльчатки, смещается к ее краю под действием центробежной силы. В результате воздух выходит из крыльчатки с высокой скоростью, но под низким давлением. Дальше, для повышения давления воздуха используется диффузор, который состоит из расположенных вокруг крыльчатки лопаток. Эти лопатки преобразуют быстрый поток воздуха с низким давлением в медленный поток воздуха, но большим давлением. Данный тип компрессора является самым распространенным и самым эффективным.
Роторный компрессор состоит из двух кулачковых валов, которые вращаются и нагнетают воздух во впускной коллектор. Роторные компрессоры, отличаются большими размерами и располагаются непосредственно над двигателем.
Винтовой компрессор состоит из двух роторов, похожих на набор червячных передач. В результате их движения воздух оказывается между лопастями, таким образом он сжимается и подается на впуск двигателя. Винтовой ротор требует высокой точности при производстве, поэтому он достаточно дорогой.
Какой бы не была конструкция компрессора, он всегда навешивается на ременную передачу коленчатого вала, а значит для сжатия воздуха он использует энергию самого двигателя.
Плюсы компрессора:
Минусы компрессора:
Читайте также: MPI двигатель — что это такое.
Турбина
Принцип работы турбины
В отличие от компрессора, турбина «встраивается» в двигатель, использует его масло и функционирует от выхлопных газов, то есть происходит «вмешательство» в систему выпуска.
Принцип работы турбины следующий: газы поступают на выпуск двигателя, далее идут на горячее колесо турбины (раскручивая его), энергия вращения передаётся на холодное колесо, которое начинает быстро вращаться и нагнетать воздух на впуск двигателя.
Плюсы турбины:
Минусы турбины:
Фактически, главный и единственный плюс турбины — это внушительное увеличение мощности двигателя, дальше идут одни минусы.
Читайте также: Что такое TSI двигатель.
Что лучше турбина или компрессор?
На самом деле всё зависит от того, какой именно эффект нужен автовладельцу, а это всегда строго индивидуально. Можно подвести следующие итоги.
Турбина. Даёт огромный прирост мощности двигателя, вплоть до 40%. Актуально для ралли-заездов или для поклонников стритрейсинга. Правда, придётся серьёзно потратится, как на покупку самого устройства, так и на его монтаж, настройку и техобслуживание. Плюс нужно мириться с большим расходом масла, туролагом и частыми ремонтами.
Компрессор. Подходит водителям, которым не нужна такое внушительное повышение мощности двигателя. При этом автовладелец не хочет иметь проблем с обслуживанием оборудования, поскольку компрессор используется по принципу «поставил, настроил и забыл» — его срока эксплуатации хватит на весь период пользования машиной. Да и стоимость самого устройства в разы ниже.
Главные отличия между двигателем с турбонаддувом и компрессором
Многие автопроизводители постепенно отказываются от обычных атмосферных моторов и переходят на турбированные или компрессорные двигатели. Но вот в чём между ними разница, и какой из них лучше?
Зачем нужны нагнетатели?
Компрессоры или турбины устанавливают на двигатели для увеличения их мощности. При помощи этих агрегатов можно добиться хороших мощностных и динамических показателей при минимальном литраже мотора.
Рост мощности происходит за счёт нагнетания в цилиндры большого объема воздуха. Практически все современные моторы идут по пути установки турбины, а вот компрессорные нагнетатели, наоборот, уходят в прошлое.
Компрессорные моторы
Механические компрессорные нагнетатели начали устанавливать на машины очень давно, ещё в 60-х годах прошлого века. Компрессоры имеют цепной привод от коленвала и начинают работать сразу же, как только запускается двигатель.
Поэтому компрессорные двигатели имеют ровную тягу во всём диапазоне оборотов, таким образом, машина разгоняется без всяких провалов и падений мощности. К недостаткам компрессоров можно отнести их сложность и дороговизну при обслуживании, а также невысокий коэффициент увеличения мощности.
Турбированные моторы
Турбина так же, как и компрессор накачивает воздух в двигатель, но устанавливается на выпускной систем. Лопатки турбины приводятся в движение выхлопными газами. При этом она работает не постоянно, а только после набора 3000 об/мин, что и создаёт так называемую турбояму. Крыльчатка в турбине раскручивается до 10 000 об/мин, что позволяет получить хорошее давление воздуха подаваемого в цилиндры и ощутимый прирост мощности.
Что лучше: турбина или механический компрессор?
Многие автолюбители очень часто задаются вопросом касательно того, какое решение окажется в итоге лучшим-турбина или компрессор? Такой вопрос может возникнуть как при выборе нового автомобиля, так и при покупке машины б/у. Не менее часто с задачей такого выбора сталкиваются и любители тюнинга.
Стоит отметить в самом начале, что оба устройства одновременно имеют как ряд определенных преимуществ, так и недостатков. Все это однозначно влияет на конечный выбор. Отличия указанных систем заключаются не только во внешнем виде, форме, весе, способе крепления на двигателе и габаритах, но и в главных принципах работы. Не всегда однозначно просто выявить все главные критерии при выборе того или иного устройства. Давайте разбираться в этом вопросе более подробно.
Механический нагнетатель и турбокомпрессор
Турбина представляет собой ротационный двигатель, особенностью которого является его постоянная и беспрерывная работа. Ранние попытки создать турбину предпринимались еще на заре развития человечества, но качественная реализация стала возможна только в 19 веке. Эпоха развития машиностроения позволила создать первые турбины, которые были паровыми. Турбина осуществляет преобразование кинетической энергии пара, газов или воды в полезную механическую работу. Турбины нашли свое применение во многих устройствах, а также стали неотъемлемой частью различных видов транспорта. Это касается как наземных средств передвижения, так и морских судов наряду с воздушными летательными аппаратами.
Если говорить о компрессоре, то конструктивно устройство может иметь разные модификации и успешно применяется во многих промышленных областях. Главной его задачей становится сжатие и подача газа под давлением.
Дальнейшее развитие технологий привело к появлению своеобразного симбиоза турбины и компрессора. Разработка турбокомпрессора позволила значительно повысить КПД и мощность двигателей.
Как известно, получить максимальную мощность мотора без увеличения его объема можно при помощи принудительного нагнетания в камеру сгорания большего количества воздуха. Остается только подать больше топлива и мощность силового агрегата существенно возрастет. Как показывают приведенные в различных источниках данные, в среднем компрессор обеспечивает прибавку мощности до 50% и обеспечивает около 30% прироста крутящего момента.
С этой задачей успешно и по отдельности может справиться как полностью механический, так и турбокомпрессор. Но какое из этих решений лучше? Давайте сравним механический компрессор и турбокомпрессор.
Компрессор VS турбина
Разница между турбиной и компрессором наглядно продемонстрирована в тех отличиях, которые имеются у ряда устройств подобного типа.
Что получается в итоге
Как вы уже поняли из всего вышесказанного, установка любого типа компрессора является не самой простой задачей. Перед установкой стоит тщательно взвесить все «за» и «против» относительно каждого из доступных решений по обеспечению наддува, а также просчитать необходимые итоговые показатели мощности в соответствии с поставленной задачей.
Сегодня же оптимальным можно считать систему двойного наддува, когда на одном моторе задействованы механический компрессор и турбонаддув одновременно. При этом устройства работают на разных оборотах, обеспечивая максимум эластичности и комфорта в широком диапазоне оборотов двигателя.
Что лучше компрессор или турбина, в чем их отличие и разница, какой агрегат лучше выбрать
Преимущества и недостатки турбонаддува
1.Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2.Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска
Недостатки турбонаддува
У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.
Дополнительные элементы системы турбонаддува
Если говорить о конкретных модификациях мотора, а также о компоновке различных элементов в подкапотном пространстве, турбокомпрессор может иметь ряд дополнительных элементов. Мы уже упоминали такие детали системы, как Wastegate и Blow-Off.
Блоу-офф представляет собой перепускной клапан. Данное устройство устанавливается в воздушной системе. Местом расположения становится участок между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой. Главной задачей блоу-офф клапана становится предотвращение выхода компрессора на характерный режим работы surge.
Под таким режимом стоит понимать момент резкого закрытия дросселя. Если описать происходящее простыми словами, то скорость воздушного потока и сам расход воздуха в системе резко понижаются, но турбина еще определенное время продолжает вращение по инерции. Инерционно турбина вращается с той скоростью, которая уже больше не соответствует новым потребностям мотора и упавшему таким образом расходу воздуха.
Последствия после циклических скачков давления воздуха за компрессором могут быть плачевны. Явным признаком скачков является характерный звук воздуха, который прорывается через компрессор. С течением времени из строя выходят опорные подшипники турбины, так как они испытывают сильные нагрузки в момент указанных скачков давления при сбросе газа и последующей работе турбины в этом переходном режиме.
Блоуофф реагирует на разницу давлений в коллекторе и срабатывает благодаря установленной внутри пружине. Это позволяет выявить момент резкого перекрытия дросселя. Если дроссель резко закрылся, тогда блоу-офф осуществляет стравливание в атмосферу внезапно появившегося в воздушном тракте избытка давления. Это позволяет существенно обезопасить турбокомпрессор и уберечь его от избытка нагрузок и последующего разрушения.
Клапан Wastegate
Данное решение представляет собой механический клапан. Вестгейт установливают на турбинной части или же на самом выпускном коллекторе. Задачей устройства является обеспечение контроля за тем давлением, которое создает турбокомпрессор.
Стоит отметить, что некоторые дизельные силовые агрегаты используют в своей конструкции турбины без вейстгейта. Для моторов, которые работают на бензине, в большинстве случаев наличие такого клапана является обязательным условием.
Главной задачей вейстгейта становится обеспечение возможности беспрепятственного выхода для выхлопных газов из системы в обход турбины. Запуск части отработавших газов в обход позволяет осуществлять контроль за необходимым количеством энергии этих газов. Взаимосвязь очевидна, ведь именно выхлоп вращает через вал колесо компрессора. Данный способ позволяет эффективно управлять давлением наддува, которое создается в компрессоре. Наиболее частым решением становится контроль вейстгейта за давлением наддува, который осуществляется при помощи противодавления встроенной пружины. Такая конструкция позволяет контролировать обходной поток выхлопных газов.
• Вейстгейт может быть как встроенным, так и внешним. Встроенный вейстгейт конструктивно имеет заслонку, которая встроена в турбинный хаузинг. Хаузинг в народе попросту называют «улитка» турбины. Дополнительно wastegate имеет пневматический актуатор и тяги от данного актуатора к дроссельной заслонке.
• Гейт внешнего типа представляет собой клапан, который установлен на выпускной коллектор перед турбиной. Необходимо заметить, что внешний гейт имеет одно неоспоримое преимущество сравнительно со встроенным. Дело в том, что сбрасываемый им обходной поток можно возвращать обратно в выхлопную систему достаточно далеко от выхода из турбины, а на спортивных авто и вовсе осуществить прямой сброс в атмосферу. Это позволяет заметно улучшить прохождение отработавших газов через турбину благодаря тому, что наблюдается отсутствие разнонаправленных потоков. Все это очень важно применительно к ограниченному компактному объему «улитки».
Механический нагнетатель и турбокомпрессор
Турбина представляет собой ротационный двигатель, особенностью которого является его постоянная и беспрерывная работа. Ранние попытки создать турбину предпринимались еще на заре развития человечества, но качественная реализация стала возможна только в 19 веке. Эпоха развития машиностроения позволила создать первые турбины, которые были паровыми. Турбина осуществляет преобразование кинетической энергии пара, газов или воды в полезную механическую работу. Турбины нашли свое применение во многих устройствах, а также стали неотъемлемой частью различных видов транспорта. Это касается как наземных средств передвижения, так и морских судов наряду с воздушными летательными аппаратами.
Если говорить о компрессоре, то конструктивно устройство может иметь разные модификации и успешно применяется во многих промышленных областях. Главной его задачей становится сжатие и подача газа под давлением.
Дальнейшее развитие технологий привело к появлению своеобразного симбиоза турбины и компрессора. Разработка турбокомпрессора позволила значительно повысить КПД и мощность двигателей.
Как известно, получить максимальную мощность мотора без увеличения его объема можно при помощи принудительного нагнетания в камеру сгорания большего количества воздуха. Остается только подать больше топлива и мощность силового агрегата существенно возрастет. Как показывают приведенные в различных источниках данные, в среднем компрессор обеспечивает прибавку мощности до 50% и обеспечивает около 30% прироста крутящего момента.
С этой задачей успешно и по отдельности может справиться как полностью механический, так и турбокомпрессор. Но какое из этих решений лучше? Давайте сравним механический компрессор и турбокомпрессор.
Компрессор VS турбина
Разница между турбиной и компрессором наглядно продемонстрирована в тех отличиях, которые имеются у ряда устройств подобного типа.
Что получается в итоге
Как вы уже поняли из всего вышесказанного, установка любого типа компрессора является не самой простой задачей. Перед установкой стоит тщательно взвесить все «за» и «против» относительно каждого из доступных решений по обеспечению наддува, а также просчитать необходимые итоговые показатели мощности в соответствии с поставленной задачей.
Сегодня же оптимальным можно считать систему двойного наддува, когда на одном моторе задействованы механический компрессор и турбонаддув одновременно. При этом устройства работают на разных оборотах, обеспечивая максимум эластичности и комфорта в широком диапазоне оборотов двигателя
Принцип работы компрессора
Механизм устанавливается рядом с мотором и запускается с помощью приводного ремня или цепи от коленчатого вала. Ремень или цепь оборачивают вокруг колеса, подключенного к ведущей шестеренке. Ротор компрессора захватывает воздух, сжимает его в меньшем пространстве и сбрасывает во впускной коллектор. Поскольку шестерня компрессора меньше по размерам, то и вращается с большей скоростью и соответственно подача воздуха увеличивается.
Плюсы и минусы компрессора
+ Долговечность и прочность конструкции.
‑ Не дает такой прибавки мощности, как турбина.
+ Повышает производительность на 10%.
‑ Многие модели для авто уже не производятся.
+ Не прихотлив в уходе. Может работать длительный промежуток времени.
‑ Обороты компрессора ограничены: 7 ‑ 8 тысяч, максимально 10-12 тыс. Прибавка производительности составит 10-12%.
+ Компрессор не вмешивается в двигатель. Это отдельное устройство, раскручивается только ремнями. Не нужны отработавшие газы.
+ Не работает при высоких температурах.
+ Можно монтировать самостоятельно.
Механический нагнетатель по стоимости обходится дешевле, да и ремонт компрессора будет стоить меньше.
Принцип работы турбины
Турбина сложный технологичный агрегат. Работает на энергии отработанных газов. Чтобы турбина работала, нужно соединить ее с глушителем и другими системами, а это вмешательство в строение двигателя. Ведь для смазки и охлаждения устройства наддува используется моторное масло. Выхлопы из выпускного коллектора через приемный патрубок попадают на горячую крыльчатку и раскручивают ее. Лопатки компрессора турбины, расположенного на одном валу с крыльчаткой, нагнетают давление. Холодная крыльчатка подает воздух в цилиндры принудительно и под высоким давлением. Скорость ее вращения достигает 200 240 тыс. об/мин. Больший объем топливно-воздушной смеси дает прирост мощности 25-45%. При этом габариты двигателя не изменяются.
Плюсы и минусы турбины
+ Высокая производительность ‑ 25-45% прироста мощности.
‑ Используется моторное масло для смазки турбины. Поэтому его нужно менять чаще на 30-40%.
‑ Низкий ресурс ‑ 150 тыс. км.
‑ Стоит дорого, а ремонт турбины иногда обходится в половину ее стоимости.
‑ Работает при высоких температурах: 700-800 0С Цельсия (для дизелей) и 1000 0С (для бензиновых)
‑ Турбине нужно давать время остыть, устанавливать турботаймеры.
‑ Больший расход масла ‑ до 1 л на 10 тыс. км.
Поскольку есть разница в устройстве компрессора и турбины, то и во время их ремонта есть свои нюансы. Тонкости ремонта турбины Ремонт турбины сложнее и затратнее. Конструкция агрегата на первый взгляд кажется простой, но на самом деле имеет несколько нюансов:
Работа турбоагрегата зависит от исправности нескольких взаимосвязанных систем (топливной, воздушной и др), поэтому его ремонт лучше доверить специалистам. Производители устройств турбонаддува рекомендуют проводить диагностику турбины регулярно через несколько тысяч километров пробега. Тонкости ремонта компрессора Компрессор проще в эксплуатации. Он отделен от двигателя и не зависит от исправности всех сопутствующих систем. Конструкция устройства простая, детали выдерживают большие нагрузки. Механический нагнетатель не нужно проверять на специальном оборудовании. Диагностический осмотр компрессора можно проводить каждые 10 тыс. км пробега. Для этого не нужны особенные технические знания. В случае, когда вам сложно выбрать, какой автомобиль брать: с компрессором вместо турбины или наоборот, берите машину с двигателем TSI. На них нередко устанавливают оба устройства наддува.
Назначение
Как мы уже сказали ранее, эти устройства призваны улучшить технические характеристики двигателя. Их функция заключается в принудительном нагнетании воздуха во впускной коллектор ДВС. Кислород попадает в камеру в больших объемах, за счет чего увеличивается отдача и коэффициент полезного действия. Но чтобы разобраться, что лучше – компрессор или турбина, рассмотрим каждый механизм по отдельности.
Особенности компрессора
Это механический нагнетатель, который бывает нескольких типов:
Компрессоры стали устанавливать на автомобили задолго до появления турбин – примерно в 50-60-х годах прошлого века. Сейчас же подобные агрегаты практически не используются. Последними производителями, которые устанавливают компрессоры, является «Мерседес» и «Ренж Ровер».
Плюсы и минусы
Что лучше – компрессор или турбина? Автомобили с компрессором имеют несколько плюсов:
Отвечая на вопрос, что лучше – компрессор или турбина, стоит рассмотреть и недостатки первого механизма. Главный минус заключается в низкой производительности компрессора. Так, агрегат может увеличить мощность не больше, чем на 10 процентов. На сегодняшний день это очень маленький показатель, ради которого производители не решаются усложнять конструкцию авто и делать его дороже.
А все потому, что приводится в действие механизм благодаря шкиву коленчатого вала. То есть эффективность компрессора напрямую зависит от вращения шкива. А так как обороты каждого двигателя ограничены, КПД механического нагнетателя не будет слишком высоким.
Особенности турбонагнетателя
Что лучше – компрессор или турбина? Теперь рассмотрим особенности турбонагнетателя. Подобный механизм не зависит от коленвала. Он работает по другому принципу.
Крыльчатка вращается за счет хода выхлопных газов. В турбине есть холодная и горячая часть. Газы двигаются сквозь последнюю, заставляя работать крыльчатку холодной части. Количество оборотов в минуту у нее в разы больше, чем у механического нагнетателя. Отсюда и производительность. Как показывает практика, за счет наддува можно увеличить мощность до 40 процентов, практически без потери ресурса.
Таким образом, главное преимущество турбины – это ее производительность. Вдобавок, есть возможность чип-тюнинга, что позволяет увеличить мощность мотора еще на пару процентов. Но недостатки очевидны.
Так как возрастает мощность двигателя, растет и нагрузка на кривошипно-шатунный механизм. Из этого следует, что детали должны быть надежными. Но не всегда это так, особенно на чипованных ДВС. Часто КШМ не выдерживает таких нагрузок, а потому ресурс мотора снижается в разы.
Нормой для турбированных двигателей считает ресурс в 150 тысяч километров (если брать во внимание современные TSI). Также турбина часто любит подъедать масло. Его расход составляет от одного литра на 10 тысяч километров (и это на исправном двигателе). Вдобавок, масло должно быть высокого качества. Иначе ресурс двигателя будет еще меньше.
У двигателей с компрессором таких проблем нет. Они не требуют масла и не так нагружают двигатель. Соответственно, любой компрессорный мотор будет ресурснее турбированного.
Но, как показывает статистика, все больше производителей предпочитают использовать именно второй тип наддува. Особенно это касается дизельных агрегатов. Они имеют более прочное строение, а рабочие обороты не такие высокие, как у бензиновых. Однако, спустя 250 тысяч километров, и с ними случаются проблемы.
Что лучше выбрать?
Итак, давайте подведем итоги. Что лучше – механический компрессор или турбина? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Каждый выбирает, исходя из требований и предпочтений. Если в приоритете ресурс, стоит ограничиться компрессором и довольствоваться 10 процентами дополнительной мощности. Но если хочется максимальной отдачи, здесь выбор будет очевидным – только турбина. Однако всегда нужно помнить, что такой двигатель внезапно может «закончиться» – потребует ремонта турбины либо деталей КШМ.
Немного теории
Для начала стоит разобраться, каким именно способом увеличивается мощность силового агрегата. Сперва банальное описание, как функционирует ДВС: работает он на воздушно-топливной смеси, которая воспламеняется и сгорает в цилиндрах, обеспечивая мотор необходимой энергией для работы. Смесь состоит из двух компонентов — воздуха и топлива (дизель или бензин).
Для эффективного сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах требуется определенное количество топлива и определенное количество воздуха. И если с подачей большего количества топлива особых проблем нет, то загнать в цилиндр больше воздуха уже не так просто.
Для решения этой задачи может использоваться турбина или компрессор, которые мы и рассматриваем в данной статье. И хотя оба этих устройства нагнетают воздух в двигатель, работают они по совершенно разным принципам.
Основная функция
Нужно сказать, что компрессор и турбина имеют одинаковую функцию. Их задача заключается в повышении мощности двигателя. Достигается это принудительным нагнетанием воздуха в цилиндры ДВС. На атмосферных же двигателях воздух попадает в камеры путем разряжения, которое создается самими поршнями. Таким образом, главная функция данных агрегатов — это рост производительности ДВС, и как следствие, увеличение динамики авто
Описание технологии
Технология наддува и компрессоров появилась ещё в 60-х годах прошлого века, однако должной популярности она не получила. Объясняется это, в первую очередь, плохой надежностью этих узлов, а также проблемами с эксплуатацией двигателей автомобилей. Турбины, по сути, бездействовали до средних оборотов мотора, соответственно на малых скоростях отмечалась существенная нехватка мощности, что усложняло эксплуатацию автомобиля. А уже в последующем, как только турбина включалась в работу, двигатель получал дополнительную мощность, справиться с которой неопытный водитель попросту был не в состоянии.
Компрессоры использовались изначально преимущественно на британских автомобилях, увеличивая и без того мощные 8 цилиндровые двигатели, которые развивали 500 лошадиных сил и более. Мотор с таким компрессором не отличался компактными габаритами, что затрудняло его установку в подкапотном пространстве, а в последующем существенно усложнялось обслуживание автомобиля. Машину попросту не брались ремонтировать в большинстве мастерских. Поэтому любая поломка для автовладельца становилась головной болью, а машина месяцами проводила в гараже или сервисе.
Отличия компрессора
Компрессор — это механический нагнетатель, устанавливающийся непосредственно около двигателя. Он может использовать винтовой, роторный или центробежный принцип работы. Массовое распространение такие конструкции получили в 60-70-х годах, устанавливаясь на британских и американских автомобилях. Сегодня часто такие нагнетатели применяются на автомобилях Mercedes, Jaguar, Bentley, Audi и других.
Основным преимуществом компрессора является его постоянная работа, то есть мощность мотор получает во всём диапазоне оборотов, что исключает какие-либо провалы при разгоне автомобиля. Сегодня конструкция таких компрессоров была существенно улучшена, что позволило повысить их надежность и упростить обслуживание навесного оборудования.
Благодаря простой конструкции имеется возможность дополнительной установки компрессоров на уже использующиеся атмосферные агрегаты. Такой тюнинг не отличается сложностью и пользуется большой популярностью у автовладельцев, которые хотели бы увеличить мощность своего автомобиля. Можно подобрать различные по своему типу и моделям механические компрессоры, которые предназначены как для двигателей с большим объемом, так и небольших агрегатов с объёмом 1,5-1,8 литра.
Преимущества и недостатки
Двигатели, оснащённые механическими компрессорами, имеют следующие преимущества:
1. минимальный риск перегрева;
2. компрессор не требует дополнительного смазывания и охлаждения;
3. отсутствует турбояма;
4. простая конструкция отличается надежностью и долговечностью.
К недостаткам компрессоров можно отнести лишь их низкую производительность. Стандартные модели позволяют повысить КПД мотора лишь на 10-15%. Только установкой мощного центробежного компрессора удаётся на 40-50% увеличить мощность двигателя. В этом плане компрессор куда хуже обычных турбин, которые способны в 2-3 раза поднять показатель КПД мотора, обеспечив даже при небольшом литраже мощность на уровне 200-300 лошадиных сил.
Плюсы и минусы
Несомненным преимуществом использования турбины является существенное увеличение мощности силового агрегата. Теперь с двухлитровых моторов снять 200-250 лошадиных сил и более уже не составит какого-либо труда. Даже трехцилиндровые моторы с рабочим объемом в 1 литр могут иметь мощность в 120 лошадиных сил, при этом расход топлива у них не будет превышать 4 литров на 100 километров пробега. При условии правильного выбора турбины, которая соответствует типу двигателя, можно будет гарантировать беспроблемность эксплуатации мотора, который прослужит 300 000 километров и более.
Однако недостатки установки турбины всё же имеются. К таким минусам можно отнести так называемый эффект турбоямы, когда на минимальных оборотах нагнетатель бездействует, а двигателю не хватает мощности для адекватного ускорения. К недостаткам также относится посредственная надежность турбонаддува, что объясняется повышенными нагрузками во время работы этого узла. Если появились подтёки масла по сальнику, то в скором времени потребуется полная замена турбо, а такой ремонт может по затратам потянуть на 50-70 тысяч рублей и более.
Также необходимо учитывать повышенную нагрузку на двигатель, в особенности в момент подключения турбины, что отрицательно сказывается на надежности техники. Подобное характерно для кустарного тюнинга и самостоятельной установки турбонаддува на многолитровые атмосферные моторы, которые после такого ремонта выдерживают не более 150-200 тысяч километров и далее требуют замены.
Характерные поломки
К характерным поломкам турбонаддува можно отнести подтёки масла по сальнику, что приводит к работе крыльчатки посуху и масляному голоданию, а в последующем такой нагнетатель уже не ремонтопригоден и требует замены. Также может отмечаться значительный перегрев турбины, в особенности, если проблемы с системой охлаждения отмечаются у самого двигателя. Чтобы исключить такие поломки автовладельцу необходимо поддерживать хорошее техническое состояние мотора и системы охлаждения, регулярно осматривая турбину на предмет подтёков масла.
Механические нагнетатели-компрессоры в плане поломок более надежны и могут без замены и капитального восстановления прослужить 300 000 километров и более. Только лишь при нещадной эксплуатации автомобиля на крыльчатке может отмечаться повышенный износ лопаток, что приводит к проскальзыванию наддува, а ремонт в последующем потребует замены внутренних элементов. Также может отмечаться растягивание привода, что лечится заменой ремня или цепи.
Что лучше выбрать?
Каждый автовладелец должен для себя ответить на вопрос, нужно ли ему выбирать машину с турбонаддувом или компрессором или же присмотреть более простые и надёжные варианты с атмосферными двигателями. Большинство экспертов отмечают, что надежность турбонаддува в последние годы существенно улучшилась, поэтому такие автомобили пользуются сегодня наибольшей популярностью у покупателей.
А вот компрессоры, которые широко применялись в девяностых годах прошлого века, сегодня на новых автомобилях практически не встречаются. Это можно объяснить сложностям с серьезным увеличением мощности мотора, при этом стоимость производства двигателей и самого автомобиля существенно увеличивается. Также популярностью пользуются классические атмосферные агрегаты, которые всё также надежны, но по показателям мощности и топливной экономичности уже проигрывают наддувным двигателям.
Рекомендации по обслуживанию
Какого-либо серьёзного обслуживания и ремонта компрессора и турбонаддува от автовладельца не потребуется. Нужно лишь своевременно менять масло в моторе, обслуживать систему охлаждения и проверять турбо на предмет появления подтёков масла. Компрессоры вовсе не нуждаются в каком-либо обслуживании, можно лишь посоветовать автовладельцу после 200 тысяч километров пробега проверить натяжение цепи привода и при необходимости выполнить ее замену.
Как повышается мощность
Прежде чем выяснять — что лучше компрессор или турбина, давайте пройдемся по принципу повышения мощности.
Как мы с вами знаем, двигатель внутреннего сгорания работает на воздушно топливной смеси, именно она воспламеняется в цилиндрах и затем сгорает – состоит она из воздуха и бензина, которые поступаю во впускной коллектор или двигатель различными путями:
То есть и компрессор и турбина нагнетают в цилиндры — только воздух и больше ничего. Где-то слышал — что нагнетается еще и топливо, но по сути это бред. Тогда в чем же разница, ведь и тот и другой узел делают одно и тоже, почему их различают – что лучше в конце-концов?
Для того чтобы ответить на все эти вопросы, стоит вспомнить каждый из узлов, первый появился компрессор
Что лучше?
Стоит посмотреть на производителей, сейчас компрессоров вы и не найдете. ТОЛЬКО – ТУРБИНА! Почему да очень просто, разделите 200 000 на 12000 = 16, именно во столько превосходит турбина своего соперника по оборотам, а соответственно и выигрыш в мощности будет ощутимый.
Если констатировать, то:
Турбина, это реально мощный, производительный агрегат, который повысит мощность от 30 до 40% (примерно), если вам это важно (гоняете на ралли например), это ваш выбор. Но готовьтесь выкладывать большие деньги за обслуживание (ремонты), частые диагностики, замену масла и т.д.
Если не нужна такая бешенная производительность, а хочется процентов 7 – 10 к мощности, чтобы геморроя с обслуживанием не было, хватило на весь срок эксплуатации авто (настроил и забыл), чтобы сам мог поставить причем дешево – ТОГДА компрессор.
Может вы рядовой парень, на ПРИОРЕ, и хотите установить себе нагнетатель своими руками (да еще и дешево), чтобы повысить мощность на 10%, причем вам важна надежность – то однозначно компрессор.
Турбина вам не по плечу, потому как придется перелопатить устройство мотора, ставить всякие даунпайпы, лезть в смазку вашего агрегата, да еще много всяких приколов. Причем стоимость будет в разы больше.
Способы повышения мощности двигателей
Прежде чем рассматривать разницу между нагнетателем и турбиной с выяснением, какая из технологий лучше, имеет смысл ознакомиться с принципами, используемыми для повышения мощности современных силовых агрегатов.
Схема работы любого ДВС достаточно проста: в качестве движущей силы выступает горючее, вернее, смесь из воздуха с топливом, которая сгорает в цилиндрах, заставляя их выполнять возвратно-поступательное движение. Подача обеих компонентов в двигатель происходит раздельно. Топливо (для конкретики возьмём бензин) подаётся к впускному коллектору по топливопроводу, а его подачу обеспечивает отдельный насос. Воздух же попадает в мотор самотёком, проходя очистку через воздухофильтр. Если он окажется забитым, мощность силового агрегата падает, увеличивая расход.
Но если использовать устройства, которые обеспечивают беспрепятственную подачу увеличенных объёмов воздуха, да ещё под давлением, можно частично решить проблему увеличения мощности мотора без необходимости роста объёма камеры сгорания. Количество кислорода растёт, а значит, путём несложной настройки можно добиться и увеличения подачи бензина, в результате кпд двигателя увеличивается.
Компрессор и турбина как раз и выполняют задачу нагнетания воздуха в цилиндры, по сей день оставаясь самыми доступными и легко реализуемыми устройствами для повышения приёмистости ДВС при тех же габаритах. Разумеется, увеличение размеров всё же имеется – хотя бы за счёт наличия самих дополнительных устройств, но в долевом отношении это не сравнимо с необходимостью увеличивать объём рабочих цилиндров, поскольку это приведёт к необходимости изменения габаритов самого двигателя, включая его корпус как наиболее массивную компоненту всего автомобиля.
Несколько слов о разнице оборотов нагнетателя и турбины
Мы неоднократно упоминали о нечувствительности работы механического нагнетателя к текущим оборотам коленвала. В отличие от компрессора, турбина на оборотах менее 3500 работать не будет. Чтобы создать давление большее атмосферного, частота вращения коленвала должна быть выше указанного порога.
При ускорении автомобиля наибольшая эффективность работы нагнетателя будет достигнута на непродолжительное время, вскоре вернувшись к средним показателям. У турбины всё по-другому: в начале разгона будет ощущаться пресловутая «турбояма», но по мере ускорения мощь двигателя будет возрастать в геометрической прогрессии.
Из этого следует, что если вы предпочитаете езду «с ветерком» на автомобиле с бензиновым мотором, турбина будет наилучшим вариантом. Для дизельного двигателя вариант с механическим компрессором вообще отпадает.
Использование нагнетателя позволяет стабилизировать работу двигателя во всём диапазоне режимов, но прирост мощности будет намного меньшим.
Право первым выступать отдали приверженцам компрессора
Право первым выступать отдали приверженцам компрессора, так как их устройство для увеличения мощности, автопроизводителя взяли на вооружение первым. Так что такое компрессор? Данное устройство представляет собой в некоторой степени самостоятельный агрегат, действие которого приводится от вращения коленчатого вала. При минимальном количестве изменений, требующихся для установки компрессора, он выдает поразительные результаты.
Выслушав поклонников компрессора, мы недолго думая, переходим к рвущимся в бой любителям авто, заряженных турбинами. История турбонагнетателей давняя и изобилует примерами ярких побед. Как она устроена и чем так примечательна, что сникала огромную популярность среди производителей и автолюбителей?
Турбина — это двигатель преобразующий кинетическую энергию газа в полезную механическую. Говоря простым языком, выхлопные газы раскручивают ротор турбины, засасывая воздух извне в камеру сгорания, повышая тем самым взрывную мощь мотора. Особенность в том, что турбина устанавливается на выходе из коллектора выхлопа, требует подключения к системе смазки двигателя и установки дополнительного охлаждения воздуха — интеркулера. По сути турбонагнетатель зависимый агрегат, внедренный в конструкцию ДВС, коэффициент полезного действия которого весьма велик и не ограничен потенциалом двигателя. Поэтому их используют на магистральных грузовиках и самосвалах.
Плюсы:
Ну что ж, если верить количественным показателям плюсов и минусов двух устройств, компрессор лидирует в гонке. Но как говориться «гладко было на бумаге, да забыли про овраги». Почему же турбина пользуется большим спросом? Неужто это происки теневого правительства или заговор автопроизводителей? Да, нет все просто — многие готовы мириться с ненавистной турбоямой, дороговизной в стоимости агрегата и его обслуживания, ради неистовой взрывной мощи сердца автомобиля. Тем более что в последнее время стали производить битурбированные двигатели, которые начали работать с малых оборотов, увеличивая при этом расход топлива. Случилось это потому, что мощность повышается не за счет расширения рабочей амплитуды цилиндра, а за счет увеличения сгорания большего количества топливной смеси.
Компрессоры предполагают размеренное увеличение мощностных показателей с запуском двигателя и так же затухают при достижении пика раскрутки. Он действует в диапазоне рабочего цикла ДВС и КПД падает в зависимости от увеличения мощности.