Турбонаддувом: Турбонаддув – назначение, устройство, принцип работы

Содержание

7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями — журнал За рулем

Главное из них — что турбомоторы менее надежны, чем атмосферники. Это так, но не совсем.

Зачем двигателю турбонаддув? В обычном атмосферном ДВС заполнение цилиндров топливовоздушной смесью происходит за счет разрежения, возникающего при движении поршня вниз. При этом наполнение цилиндра даже при полностью открытой дроссельной заслонке происходит не более чем на 95% — сказывается сопротивление впускного тракта.

Материалы по теме

Мотор не тянет: полный список причин и что делатьСколько «лошадей» в налоговыгодном моторе? Испытание на стендеСамые выгодные двигатели при капиталке — рейтинг «За рулем»

А как увеличить объем подаваемой в цилиндр смеси, чтобы получить большую мощность? Нужно нагнетать воздух под давлением. Это и делает турбокомпрессор. Выхлопные газы раскручивают турбину, которая через вал вращает рабочее колесо компрессора. Оно сжимает поступающий снаружи воздух и буквально заталкивает его в цилиндр. Соответственно, больше воздуха, больше топлива, выше мощность. О турбомоторах мы рассказывали не так давно. Продолжим.

Двигатель с турбонаддувом нельзя сразу глушить — отчасти правда

Ни один производитель не запрещает сразу глушить двигатель даже после работы с большими нагрузками. А зря! Если вы двигались с большой скоростью по трассе или преодолевали горные серпантины, то, заехав на парковку, лучше дать двигателю поработать, чтобы турбокомпрессор немного остыл. В противном случае даже лучшее масло может закоксоваться во втулке и уплотнениях вала турбокомпрессора. А если вы, перед тем как припарковаться, ехали медленно, дополнительного времени на охлаждение компрессору не требуется.

Центральная часть турбокомпрессора с уплотнениями, а также элементы регулируемого соплового аппарата расположены очень близко к «улитке» турбины, которая на больших режимах светится в полумраке красным от нагрева.

Центральная часть турбокомпрессора с уплотнениями, а также элементы регулируемого соплового аппарата расположены очень близко к «улитке» турбины, которая на больших режимах светится в полумраке красным от нагрева.

Гибридные автомобили не бывают с турбонаддувом — неправда

Несложные и сравнительно недорогие гибридные автомобили чаще комплектуют безнаддувными ДВС, работающими на максимально экономичных циклах Аткинсона. Но такие моторы располагают сравнительно скромной удельной мощностью, поэтому некоторые производители включают в состав гибридных установок турбомоторы. Например, на автомобиле Mercedes-Benz E300de (W213) вместе с электромотором работает турбодизель. А в моторном отсеке BMW 530e стоит 2,0-литровый наддувный бензиновый двигатель от модели 520i. В паре с электродвигателем они выдают мощность 249 л.с.

Дизельный гибрид фирмы Peugeot с турбонаддувом.

Дизельный гибрид фирмы Peugeot с турбонаддувом.

Турбомоторы нечувствительны к температуре воздуха — неправда

Материалы по теме

Атмосферный или с турбонаддувом — какой мотор лучше?

Практически все современные турбодвигатели снабжены охладителями наддувочного воздуха — интеркулерами. Ведь сжимаемый в компрессоре воздух нагревается, плотность воздушного заряда снижается, наполнения цилиндров ухудшается. Поэтому на пути потока воздуха из компрессора во впускной трубопровод устанавливают теплообменник, который снижает температуру наддувочного воздуха. Но эффект от обдува наружным воздухом в жару будет намного меньше, чем в холодную погоду. Недаром стритрейсеры перед заездом кладут на пластины интеркулера сухой лед. Кстати, безнаддувные моторы в холодную и влажную погоду тоже тянут чуть лучше: выше плотность заряда и отодвинут порог детонации.

Турбокомпрессор начинает работать только на больших оборотах — неправда

Турбокомпрессоры начинают вращаться при работе двигателя на минимальном холостом ходу, а с ростом оборотов мотора их производительность растет. Турбояма осталась в прошлом. Благодаря небольшим размерам и облегченной конструкции ротора инерционность турбокомпрессора невелика, и он быстро разгоняется до нужных оборотов. Мало того, современные конструкции имеют регулируемый сопловой аппарат турбины с электронным управлением, благодаря чему турбокомпрессор работает всегда с оптимальной производительностью. Поэтому двигатель уже при небольших оборотах способен выдать максимальный крутящий момент и довольно долго поддерживать его на постоянном значении — это называется «полкой».

Турбомоторы сочетаются не со всеми трансмиссиями — отчасти правда

Материалы по теме

Вся правда о турбомоторах: список проблемных двигателей

Многие производители, рапортующие о высочайшей надежности их вариаторов, тем не менее опасаются агрегатировать их с высокомоментными дизельными двигателями. Все же несущая способность ремня ограничена, что и подтверждают практически все существующие комбинации «мотор — коробка».

Что касается бензиновых двигателей, то ситуация не столь однозначна. Чаще всего японские производители ставят вариаторы в паре с бензиновыми атмосферными моторами, у которых пик крутящего момента бывает при 4000–4500 об/мин. Очевидно, ремню в трансмиссии не понравится, когда хороший наддувный агрегат выкатит весь свой немаленький крутящий момент к 1500 об/мин. Дизель максимальный момент выдает на сравнимых оборотах, но обычно он ощутимо выше.

У всех производителей есть простые машины с безнаддувными моторами — неверно

Многие европейские производители (например, Volvo, Audi, Mercedes-Benz и BMW) перестали выпускать автомобили даже самых малых классов с безнаддувными моторами.

Материалы по теме

Сравнили расход машин по паспорту и в жизни: экспертиза «За рулем»

А знаете, как определить, есть турбонаддув у двигателя или нет, только просматривая основные технические характеристики?

Если количество литров рабочего объема двигателя, умноженное на сто, ощутимо больше количества лошадиных сил, то двигатель — безнаддувный. Например, мотор рабочим объемом два литра и мощностью 150 л.с — значит, атмосферник.

Времена, когда хондовские моторы рабочим объемом 1,6 л развивали без наддува 160 л.с., давно прошли. Тридцать лет назад такие моторы имели минимальные ограничения по токсичности и крутились до 8000 об/мин. Наддувные моторы располагают значительно большей удельной мощностью. Так, мотор совместной разработки Mercedes-Benz и Renault рабочим объемом 1,33 л, который в том числе устанавливают на массовую Аркану, выдает 150 л.с. А двухлитровый агрегат Volvo — 249 л.с. Бывают редкие исключения, например мотор 1,4 TSI на Поло развивает мощность 125 л.с.

У турбомоторов такой же ресурс, как и у атмосферников — отчасти верно

Здесь рабочее колесо компрессора развалилось, и обломки всосало в цилиндр. Наглядная демонстрация утверждения: чем больше деталей, тем ниже надежность агрегата.

Здесь рабочее колесо компрессора развалилось, и обломки всосало в цилиндр. Наглядная демонстрация утверждения: чем больше деталей, тем ниже надежность агрегата.

Материалы по теме

Новый турбомотор Renault для Arkana: что у него с надежностью

В последнее время идет выравнивание ресурса наддувных и безнаддувных моторов. Но не из-за того, что «турбо» подтягиются — скорее наоборот. Многие простые атмосферники стали ходить меньше.

До 200 000 км пробега дотягивают немногие. Причин много: требования к экономичности и экологичности, и облегчение конструкции, и экономия производителей на конструкционных материалах. Да и хозяева стали относиться к машинам потребительски. Первым владельцам, ездящим до окончания гарантии, вопросы ресурса неинтересны, а «вторые руки» часто, поездив некоторое время и нарвавшись на ряд отказов, сплавляют машину дальше. А там следы честного пробега, сервисной и ремонтной истории теряются окончательно.

  • В этом материале показано, что действительно большие пробеги могут обеспечить только самые простые, нефорсированные двигатели устанавливаемые на небольшие легковые автомобили.
  • Продлить срок службы узлов и агрегатов автомобиля можно при помощи специальных присадок. Лучше всего себя зарекомендовали продукты от SUPROTEC и VALENA.

7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями

Главное из них — что турбомоторы менее надежны, чем атмосферники.

Это так, но не совсем.

7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями

Турбонаддув: устройство и конструктивные особенности

Постоянная гонка инженеров за увеличением мощности ДВС привела к появлению турбокомпрессоров. Данное решение оказалось самым эффективным как на бензиновых, так и на дизельных моторах.

Становится вполне очевидным, что итоговая мощность ДВС пропорциональна количеству топливовоздушной рабочей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя. Закономерно, что двигатель с большим объемом способен пропускать больше воздуха и тем самым выдавать больше мощности сравнительно с двигателем меньшего объема. Если перед нами стоит задача добиться от малообъемного ДВС такой же мощности, которую демонстрируют моторы большего объема, тогда необходимо принудительно уместить как можно больше воздуха в цилиндрах такого двигателя.

Содержание статьи

  • Небольшой прирост или солидное увеличение мощности
  • Дополнительные элементы системы турбонаддува
    • Клапан Blow-off
    • Клапан Wastegate
  • Выбираем турбину для мотора
  • Особенности эксплуатации турбокомпрессора
  • Виды турбин: втулочные и шарикоподшипниковые турбины
  • Подведем итоги

Небольшой прирост или солидное увеличение мощности

Существует несколько способов форсирования силовой установки без турбонаддува. Можно произвести ряд доработок конструкции головки блока цилиндров, обеспечить установку спортивных распредвалов, поставить фильтр нулевого сопротивления, улучшить продувку и тем самым обеспечить подачу большего количество воздуха в цилиндры при  езде в режиме максимально высоких оборотов.

Вполне можно и вовсе не стремится менять количество поступающего в мотор воздуха, а вместо этого увеличить степень сжатия и перейти на использование горючего с более высоким октановым числом. Доступно даже расточить цилиндры и нарастить их объем. Это также позволит увеличить КПД Вашего мотора.

Все указанные способы уместны и работают, но только тогда, когда мощность планируется увеличить всего на 15-20%.

Если речь заходит о кардинальных изменениях и значительном увеличении мощности мотора, тогда без компрессора уже не обойтись. Наиболее эффективным методом будет установка турбокомпрессора. Более того, установка турбонаддува способна увеличить мощность  любого специально подготовленного для таких возросших нагрузок мотора.

В предыдущих статьях мы поверхностно  перечислили основные элементы системы турбонаддува. Теперь давайте подробнее рассмотрим те главные этапы и процессы, когда сначала воздух проходит в системе с установленным турбокомпрессором, а затем отработавшие газы приводят в действие компрессор. Для примера возьмем турбокомпрессор дизельного ДВС.

  • В самом начале пути воздух пропускается через воздушный фильтр и оказывается на входе в турбокомпрессор;
  • Внутри турбонагнетателя попавший туда воздух проходит процесс сжатия. При этом возрастает количество необходимого для эффективного сгорания топливно-воздушной смеси кислорода на единицу объема воздуха. В этот самый момент сжатия проявляется нежелательный в данном случае эффект нагрева воздуха от сжатия и снижение его плотности;
  • Для охлаждения после сжатия в турбокомпрессоре воздух попадает в интеркулер. В интеркулере температура воздуха практически полностью возвращается на начальный уровень. Благодаря охлаждению достигается как увеличение плотности воздуха, так и снижается вероятность появления детонации от использования последующей топливовоздушной смеси;
  • За интеркулером охлажденный воздух минует дроссельную заслонку и оказывается во впускном коллекторе.
    Последним этапом становится такт впуска, когда рабочая смесь окажется в цилиндрах двигателя;
  • Объем цилиндра представляет собой неизменную постоянную величину, которая зависит от его диаметра и хода поршня. Благодаря турбокомпрессору этот объем активно заполняется сжатым и охлажденным воздухом. Это означает, что количество кислорода в цилиндре сильно возрастает по сравнению с атмосферными моторами. Не трудно догадаться, что чем большее количество кислорода поступило, тем больше горючего можно сжечь за рабочий такт. Сгорание большего количества горючего в результате приводит к заметному увеличению итоговой мощности мотора;
  • После эффективного сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя наступает такт выпуска. На этом такте отработавшие газы уходят в выпускной коллектор через выпускные клапаны. Весь этот поток разогретого (от 500С до 1100С  зависимо от типа двигателя) газа проникает в турбину и начинает воздействовать на турбинное колесо. Колесо под давлением выхлопных газов передает энергию на вал турбины, а на другом конце вала находится компрессор.

Так и происходит процесс сжатия свежей порции воздуха для следующего рабочего такта. Одновременно происходит падение давления отработавших газов, а также снижается температура выхлопа. Это получается по причине того, что часть энергии газов уходит на обеспечение работы турбокомпрессора на другой стороне вала 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. Давайте рассмотрим их  более подробно.

Клапан 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».

Выбираем турбину для мотора

Правильный подбор турбокомпрессора является главным моментом в процессе постройки качественного турбомотора. Подбирать турбину следует на основе многих данных.

Первым и основным фактором при выборе является та мощность, которую Вы хотите получить в итоге от мотора. Очень важно подходить к этому показателю разумно и реально взвешивать возможности ДВС применительно к той или иной степени наддува.

Мы знаем, что мощность силовой установки напрямую зависит от количества топливно-воздушной смеси, которая попадет в цилиндры за единицу времени. Нужно в самом начале определить желаемый показатель мощности. Только затем можно осуществлять выбор турбины, которая будет способна обеспечить достаточный поток воздуха для получения  итогового показателя запланированной отдачи от построенной силовой установки.

Вторым по значимости показателем при выборе турбины становится скорость ее выхода на эффективный наддув. Более того, этот выход на наддув сопоставляется с минимальными оборотами двигателя, на которых и будет происходить нагнетание. Чем меньше турбина или меньше сам горячий хаузинг (улитка), тем больше шансов на улучшение этих показателей. Учтите, что максимальная мощность при этом однозначно будет ниже по сравнению с турбиной большего размера.

На деле все может оказаться не так плохо, ведь меньшая турбина обеспечивает больший рабочий диапазон в процессе работы двигателя. Такая турбина способна быстрее выходить на наддув при открытии дроссельной заслонки, а итоговый результат в конечном итоге может оказаться даже намного более положительным. Использование же большей турбины с большой максимальной мощностью позволит обеспечить преимущество только в достаточно узком диапазоне работы мотора на высоких оборотах.

Особенности эксплуатации турбокомпрессора

Наиболее частой причиной выхода из строя современных турбокомпрессоров является то, что масло забивает центральный картридж турбины. Закоксовка маслом происходит после быстрой остановки турбомотора после серьезных и продолжительных нагрузок. Дело в том, что усиленный теплообмен между турбиной и разогретым выпускным коллектором сопровождается  отсутствием потока свежего масла и поступлений охлажденного  наружного воздуха в компрессор. Возникает общий перегрев картриджа и  происходит закоксовка оставшегося в турбине масла.

Свести такой негативный эффект к минимуму позволяет решение водяного охлаждения турбины. Магистрали с охлаждающей жидкостью создают теплопоглощающий эффект и снижают  уровень температуры в центральном картридже. Это происходит  даже после полной остановки двигателя и при отсутствии принудительной циркуляции ОЖ. С учетом этого  рекомендуется обеспечить минимум неравномерностей по вертикальной линии подачи ОЖ, а также осуществить разворот центрального картриджа вокруг оси турбины (это можно сделать под углом около 25 градусов).

Дополнительно в ряде случаев потребуется установка «турботаймера». Под этим решением понимается устройство, которое не позволяет двигателю сразу остановиться после того, когда водитель выключил зажигание. Устройство позволяет вынуть ключ, выйти из автомашины, поставить автомобиль под охрану сигнализации, а затем само заглушит мотор спустя заданное количество времени. Для повседневной эксплуатации турботаймер очень удобен, прост и практичен в использовании.

Виды турбин: втулочные и шарикоподшипниковые турбины

Турбины втулочного типа были  сильно распространены достаточно долгое время. Они имели ряд конструктивных недостатков, которые не позволяли в полной мере наслаждаться преимуществами турбомотора.  Появление более эффективных шарикоподшипниковых турбин нового поколения постепенно вытесняет втулочные решения. Для примера можно упомянуть шарикоподшипниковые турбины Garrett, которые являются венцом инженерной мысли и используются на многих гоночных двигателях.

На сегодняшний день шарикоподшипниковые турбины являются оптимальным решением, так как требуют значительно меньшего количества масла сравнительно с втулочными аналогами. Учтите, что установка масляного рестриктора на входе в турбокомпрессор является очень желательной, особенно если давление масла в системе находится на отметке выше 4 атм. Осуществлять слив масла необходимо путем специального подвода в поддон, причем с учетом того, что слив должен быть выше уровня масла.

Всегда помните, что слив масла из турбины происходит самостоятельно и под действием силы гравитации. Знание этого диктует необходимость ориентирования центрального картриджа турбины так, чтобы слив масла был направлен вниз.

Тот показатель, который определяет реакцию турбины на нажатие педали газа, демонстрирует  сильную зависимость от самой конструкции центрального картриджа турбины. Шарикоподшипниковые решения от Garrett способны на 15% быстрее выйти на наддув сравнительно с втулочными аналогами. Шарикоподшипниковые турбины снижают эффект турбо-ямы и делают использование турбомотора максимально похожим на езду с таким атмосферным двигателем, который имеет большой рабочий объем.

Шарикоподшипниковые турбины имеют еще один положительный момент. Такие турбины требуют заметно меньшего потока масла,  которое проходит через картридж и осуществляет смазку подшипников. Решение ощутимо снижает вероятность возникновения утечки масла через сальники. Шарикоподшипниковые турбины не являются излишне требовательными к качеству масла, а также менее подвержены закоксовке после плановой или внезапной  остановки двигателя.

Подведем итоги

Использование современных турбин от ведущих производителей позволяет говорить о получении двигателей с выдающимися динамическими показателями. Эффект турбоямы, а также жесткие требования к особенностям эксплуатации турбомоторов за последнее время заметно снизились, возросла надежность массовых систем турбонаддува. Активное использование электронных блоков управления позволило поднять турбокомпрессоры на абсолютно новый качественный уровень.

Такие характеристики позволяют данному решению уверенно опережать большеобъемные атмосферники практически всем. Сегодня  автомобиль с турбонаддувом для многих автовладельцев является мощным, надежным, динамичным и практически идеальным выбором как для повседневной, так и для спортивной езды!

Для того, чтобы окончательно убедиться во всесильности турбокомпрессора, просто посмотрите следующий увлекательный видеоролик. Нам же на этой позитивной ноте пора заканчивать и остается только пожелать читателям стабильного наддува и полного отсутствия турбоям!

Турбонаддув — проблемы и неисправности

Двигатели с турбонаддувом ассоциируются прежде всего с современным оборудованием и передовыми технологиями. Между тем, патент на Turbo был получен швейцарским инженером Альфредом Бучем еще в 1905 году. А первый двигатель с турбонаддувом был построен Бучем спустя пять лет, в 1910 году – это был авиационный мотор Murray Willat. В автомобильном секторе первый двигатель с наддувом дебютировал только в 1938 году в немецком грузовике Saurer. Первые серийные легковые автомобили, получившие турбонаддув, появились в начале шестидесятых годов – Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair.

Результатом совершенствования системы турбонаддува стало появление клапана сброса давления в Porsche Turbo (1975) и  интеркулера в Porsche 911 Turbo Saab 99 Turbo (1977). В это же время на рынок вышел первый серийный автомобиль с дизельным двигателем и турбонаддувом Mercedes 300 SD. Первый серийный мотоцикл с турбонаддувом Honda CX 500 Turbo выехал на дороги в 1980 году. В 2006 году впервые были применены турбонагнетатели с изменяемой геометрией на Porsche 911 Turbo.

 

 

На протяжении уже многих лет для получения наибольшей эффективности при минимальном расходе топлива и улучшения характеристик, в некоторых двигателях используется комбинация из турбонагнетателя и механического нагнетателя – компрессора. Механический компрессор приводится в действие от коленчатого вала.

Сегодня турбодвигатели становятся все более популярными. Использование энергии выхлопных газов нашло свое широкое применении не только в дизельных двигателях, но и в бензиновых. Такие моторы устанавливаются не только в более дорогих или спортивных автомобилях, но и в сравнительно дешевых и популярных.

С помощью турбонаддува можно повысить мощность мотора, уменьшив при этом рабочий объем двигателя и расход топлива. Так в двух словах можно описать преимущества турбонаддува. Обратная сторона медали – высокие требования к техническому обслуживанию, а так же необходимость строго соблюдения рекомендаций по эксплуатации. Это очень важно, так как необходимость замены отдельных элементов системы турбонаддува связана со значительными затратами, избежать которых вполне реально.

Турбокомпрессор только кажется простым агрегатом, состоящим из корпуса, подшипников и вала турбины и компрессора. Составных частей и в самом деле не слишком много, но для их изготовления необходимы материалы высокого качества и образцовая точность подгонки движущихся деталей.

 

 

Температура сжатого воздуха в компрессоре достигает 600 градусов, а на турбине еще жарче — 1000 градусов. Именно высокая температура является злейшим врагом турбокомпрессора. Для исключения заклинивания подшипников к ним постоянно подается масло, но только при работающем двигателе. Плохо, когда двигатель выключается сразу же после движения с нагрузкой. Масло перестает поступать, а подвижные элементы турбокомпрессора все еще продолжают вращаться некоторое время. Это самый быстрый способ износа подшипников, которые к тому же могут заклинить. Поэтому очень важно, чтобы произошло охлаждение турбины после поездки. Только после спокойного движения в городских условиях двигатель можно глушить сразу. После длительного движения по шоссе со скоростью 80-90 км/ч выключать двигатель можно не раньше, чем через 20-30 секунд. После движения со скоростью 100 км/ч время охлаждения необходимо увеличить как минимум до минуты. Если же движение происходило в спортивном стиле, тогда ждать необходимо значительно дольше. Но если после длительного движения по трассе на высокой скорости дальнейший маршрут в течение нескольких минут пролегал в городе, где автомобиль двигался уже с небольшой скоростью, то двигатель можно выключать сразу. За время движения по городским улицам температура турбонагнетателя успевает значительно упасть. Рекомендации по охлаждению турбокомпрессора перед выключением двигателя, как правило, можно найти в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Следующий важный момент – поддержание необходимого уровня масла в двигателе, технические свойства которого должно соответствовать требованиям руководства по эксплуатации. В двигателе с турбонаддувом также важно точное соблюдение интервалов замены масла. Следует также обращать внимание на качество используемого топлива и состояние топливного и воздушного фильтров, так как твердые частицы в выхлопе могут оказывать разрушающее воздействие на лопатки турбины. Поэтому нельзя игнорировать сроки замены фильтров, а заправляться необходимо в проверенных местах.

 

 

Порой проблемы возникают и с турбонагнетателями с изменяемой геометрией. Особенно при длительной эксплуатации в диапазоне небольших оборотов двигателя, в результате чего лопатки покрываются сажей и «залегают». Главный рецепт профилактики данной ситуации – периодическое движение на режимах, требующих высоких оборотов двигателя. Стоимость дополнительных затрат, вызванных более высоким расходом топлива от динамичной езды, будет мизерной по сравнению с расходами на ремонт обездвиженных лопаток турбины.

Неисправности турбокомпрессора проявляются по-разному. Это может быть черный или синий дым из выхлопной трубы, утечки масла из корпуса турбины, высокий расход моторного масла или снижение мощности двигателя. В таком случае нередко можно избежать дорогостоящей замены турбонагнетателя на новый. Зачастую турбокомпрессоры успешно восстанавливаются. Главное, не пытаться устанавливать взамен неисправного турбонагнетатель с автомобиля, побывавшего в ДТП. Любой удар смертелен для этого точного узла, и через некоторое время он скорей всего откажет.

 

История развития турбонаддува у Renault

  • Главная
  • Статьи
  • От Формулы-1 и ралли к современным машинам: как развивался турбонаддув в автомобилях Renault

Автор: Максим Берёзкин

Турбонаддув как технология появился более века назад и за свою долгую жизнь проделал интересный путь от строго функциональной системы до игрушки технических энтузиастов и обратно. На заре развития, в 20-е годы прошлого века, он был исключительно инструментом повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания, работая на судовых дизелях. Постепенно придя в авиацию, наддув доказал свою состоятельность не только на низкооборотистых корабельных двигателях, но и в воздухе. В автомобильной промышленности он стал актуален значительно позже, появившись в шестидесятые и набрав популярность к семидесятым. Тогда же, в 70-х, он пришел в большой спорт, а в 1977 году в Формуле-1 дебютировал первый в мире турбированный болид Renault RS01 с мотором V6 Renault-Gordini. Да, наддув в королевские гонки принесла именно компания Renault. Причем для французов это было не начало, а развитие турбоэры, которая скоро будет насчитывать полвека. Давайте посмотрим, к чему пришли инженеры Renault за это время и какие достижения прошлого обеспечили этот успех.

 

При словах «Renault с турбомотором» сегодня мы, разумеется, вспоминаем о новинках вроде Arkana, представленной год назад. Турбомотор объемом 1,3 литра с индексом H5Ht, который назначили старшим в линейке, пришел на смену двухлитровому атмосфернику F4R. Он разработан концерном Renault-Nissan совместно с Daimler и роднит Arkana не только с Nissan X-Trail и Qashqai, но и, например, с Mercedes-Benz А-, B- и C-класса, а также CLA.

Renault Arkana

С точки зрения технологичности это шаг вперед: плазменное напыление стенок цилиндров для снижения трения, система изменения фаз газораспределения на впуске и выпуске, непосредственный впрыск и собственно турбонаддув. Мощность уложили в налогово удобные 150 л.с., при этом крутящий момент у двигателя на треть выше, чем у предшественника – 250 Нм против 190, а полка этого момента достигается уже на 1700 об/мин. К нам привезли версию мотора, соответствующую стандарту Евро-5: здесь нет фильтра твердых частиц, а сертифицированное топливо – АИ-95. А еще инженеры Renault обещают, что у старого и нового моторов схожий ресурс – но об этом мы еще поговорим в отдельном материале. Кстати, этот же двигатель теперь устанавливается и на новый Kaptur, который после обновления разделил платформу с Arkana.

Однако Arkana и Kaptur – это представители современного турбомира: малообъемные, энергоэффективные, экологичные и экономичные. Строгий расчет и актуальные требования к выбросам играют сегодня не меньшую роль при разработке, чем удовольствие от вождения. Но полвека назад все было иначе: тогда французы принесли знамя турбонаддува в новый для него мир и показали всем, что хорошей инженерией и порцией дополнительного воздуха на впуске можно добиться большего, чем просто хорошей инженерией.

Renault Kaptur

От Ле-Мана к Формуле-1

К моменту дебюта первого в истории наддувного мотора в Формуле-1 у Renault уже был обширный гоночный опыт и соответствующие амбиции. Французы с 50-х годов успешно гонялись в ралли, а в 60-е заручились поддержкой «колдуна» Амадея Гордини, которому была по плечу разработка автомобилей для разных спортивных дисциплин. К середине 70-х официально сформировалось гоночное подразделение Renault Sport, куда помимо Gordini входила и Alpine. Круг интересов компании был широк: ралли, собственные монокубки, гонки на выносливость и, конечно же, Формула-1. Однако появлению турбонаддува в Формуле предшествовал его успех в одном из тяжелейших для техники соревнований, серии Ле-Ман.

В гонках на выносливость французы устроили полномасштабную схватку с немцами из Porsche, которые примерно в то же время осознали наддув как новый путь на подиум. В начале 70-х Renault заключила соглашение с нефтяным гигантом Elf о разработке программы для участия в гонках на выносливость, а на острие прогресса оказался мотор V6 объемом 2 литра. Агрегат с индексом CH разрабатывался командой специалистов из Renault-Gordini под руководством Франсуа Кастена, технического директора компании, которая позже войдет в подразделение Renault Sport. Мотор имел актуальную и по сей день конструкцию: два распредвала в головке блока и четыре клапана на цилиндр, а с учетом того, что раскручивать его можно было до 10 000 об/мин, он выдавал почти 300 лошадиных сил. Свою гоночную жизнь двигатель сразу начал с побед: в кузовном чемпионате Ch2, установленный в прототип Alpine A441, помог команде выиграть все 7 гонок. Однако для Ле-Мана мощности атмосферного Ch2 было недостаточно, и вместо разработки более объемного безнаддувного мотора в Renault-Gordini решили пойти другим путем: снять в полтора раза больше мощности с того же объема, добавив турбину.

Renault Alpine A441 1974

Чтобы понимать степень авантюризма инженеров, нужно помнить, что технология наддува в гоночных автомобилях к тому моменту хоть и применялась, но не была ни слишком популярна, ни достаточно отработана. За самим нагнетателем французы обратились в американскую фирму Garrett, которая предоставила им турбину от… грузовика. Да-да, это сейчас американцы предлагают ассортимент «улиток» на любой вкус, а в те годы ситуация обстояла иначе: в самом начале мы не зря говорили, что наддув был уделом рабочих лошадок, а не гоночных болидов. Тем не менее турбина от дизельного грузовика себя полностью оправдала: огромный турболаг в длительных гонках уходил на второй план, а надежность позволила французам из Alpine завоевать восемь призовых мест в серии Ле-Ман, два из которых были отмечены золотом. Мотор с индексом CHS крутился до 9500 об/мин и выдавал 500 лошадиных сил – почти столько же, сколько у «воздушника» Porsche чуть большего объема. Попутно инженеры доводили и отлаживали технологию – экспериментировали с размером и интеркулеров и давлением наддува, хотя до эффективных жидкостных интеркулеров и двойного наддува дело дошло только в Формуле-1.

Зато до самой Формулы дело дошло быстро: успехи в кузовных чемпионатах и Формуле-2, в которой блистал атмосферный Ch2, вдохновили французов на новую авантюру. Справедливости ради стоит отметить, что штучные и неудачные попытки применения наддува в Формуле-1 были и раньше, в 50-е годы: с тех пор в регламенте поселилось правило о том, что вместо 3-литрового атмосферного мотора можно использовать турбированный 1,5-литровый. Это же правило было и одним из ключевых ограничений для внедрения турбин: технологии тех лет не позволяли сделать вдвое меньший по объему двигатель столь же мощным, надежным и эффективным в гонке. По крайней мере, до тех пор, пока за дело не взялись в Renault.

Для самих французов задача оказалась действительно сложной: на практике сделать из успешного двухлитрового мотора столь же идеальный 1,5-литровый было сложнее, чем просто удлинить шатуны или уменьшить диаметр цилиндра. К тому же турбояма в несколько секунд, приемлемая в Ле-Мане, в формульных условиях была куда более критичной. Тем не менее уже в первом сезоне болид Renault RS01 с двигателем EF1, разработанным Бернаром Дюдо на основе мотора CHS, смог набрать свои первые очки.

Renault RS01 1977–79

1 / 4

Renault RS01 1977–79

2 / 4

Renault RS01 1977–79

3 / 4

Renault RS01 1977–79

4 / 4

В следующем году помимо жидкостного интеркулера в системе наддува появились две «нормальные» турбины от компании KKK: они были не грузовыми, а гоночными, обеспечивали меньший турболаг и уже несколько лет использовались немцами из Porsche. Результат упорной работы принес свои плоды: в 1979 году новая машина с индексом RS10 взяла золото на домашнем Гран-при Франции, вписав в гоночную историю Renault еще одно уникальное достижение.

Renault RS10 1979

1 / 3

Renault RS10 1979

2 / 3

Renault RS10 1979

3 / 3

Своим первым же экспериментом Renault доказала, что будущее Формулы – за турбированными моторами. Французы не отказались от своей идеи и продолжили упорную работу над повышением надежности, сокращением турболага и увеличением мощности. На рубеже семидесятых-восьмидесятых годов Renault Sport продолжала успешно составлять конкуренцию носителям «традиционных» агрегатов, попутно стимулируя развитие технологии наддува. Так, к началу 80-х в игру включилась компания Garrett, чьи турбины вновь заняли место на моторах Renault. Неудивительно, что к середине восьмидесятых в турбонаддув поверили все, и в Формуле-1 не осталось ни одного атмосферного болида. Мощности тоже росли как на дрожжах: если в семидесятых речь шла о полутысяче лошадиных сил, то десять лет спустя моторы выдавали тысячу, а в коротких квалификационных заездах – до 1200 сил! Renault как первопроходец и лидер поставляла свои двигатели другим командам – французскими моторами оснащались болиды Ligier, Lotus и Tyrell.

Ралли: от заднемоторных машин к заднемоторным монстрам

В ралли французы участвовали с незапамятных времен: еще в 50-е годы совершенно не гоночные на первый взгляд заднемоторные бюджетники Renault Dauphine занимали призовые места в европейских и не только соревнованиях. 

Renault Dauphine 1956–67

1 / 3

Renault Dauphine 1956–67

2 / 3

Renault Dauphine 1956–67

3 / 3

Но любопытно, что с точки зрения внедрения турбонаддува Renault и в этой дисциплине оказалась пусть и не первой, но одной из первых компаний. Наддув пришел в ралли почти в то же время, что и в Формулу: турбированный Saab завоевал победу на домашнем ралли Швеции, а в 1981 году на ралли Монте-Карло первым приехал экипаж уже на Renault 5 Turbo. В Renault с достаточным энтузиазмом подошли к разработке автомобилей для раллийного чемпионата, так что маленький хэтчбек был не единственным болидом компании. 

Renault 5 Turbo 1980–82

1 / 5

Renault 5 Turbo 1980–82

2 / 5

Renault 5 Turbo 1980–82

3 / 5

Renault 5 Turbo 1980–82

4 / 5

Renault 5 Turbo 1980–82

5 / 5

До него омологацию в Группу 4 прошел Renault-Alpine A310 с расположенным сзади 290-сильным мотором V6 с индексом PRV, но то была атмосферная машина, которая к началу восьмидесятых оказалась не так актуальна. Ведь все мы помним, к чему шло дело: в 1982 году была официально утверждена Группа Б.

Renault Alpine A310 V6 ‘1976–85

1 / 4

Renault Alpine A310 V6 ‘1976–85

2 / 4

Renault Alpine A310 V6 ‘1976–85

3 / 4

Renault Alpine A310 V6 ‘1976–85

4 / 4

Группу Б фанаты классического ралли помнят как самую безлимитную и безумную за всю историю этих гонок. В ней в одночасье сошлось все: именно в эти годы производители распробовали полный привод, а с учетом отмены практически всех технических ограничений в угоду зрелищности и скорости раллийные машины превратились практически в формульные болиды. Турбонаддув, разумеется, из категории «потенциально перспективной технологии» перешел в статус «обязательно к применению». А с учетом того, что для омологации гоночного болида было достаточно выпустить всего 200 серийных машин, французы не стали ограничивать себя в желаниях и выкатили «маленькое зло». Взяв за основу переднемоторный переднеприводный хэтчбек Renault 5, они создали среднемоторный болид, поставив перед задней осью свой проверенный 1,4-литровый мотор семейства Cleon-Fonte и снабдив его турбонагнетаталем Garrett. В результате немолодой уже двигатель нижневальной конструкции с приводом клапанов коромыслами стал выдавать 160 л.с. Но если вам кажется, что это много, не обольщайтесь: это было только начало.

Renault 5 Turbo Group B 1980–82

1 / 5

Renault 5 Turbo Group B 1980–82

2 / 5

Renault 5 Turbo Group B 1980–82

3 / 5

Renault 5 Turbo Group B 1980–82

4 / 5

Renault 5 Turbo Group B 1980–82

5 / 5

Французы прекрасно понимали, что выбранная ими заднеприводная схема не максимально конкурентна на фоне полноприводных Audi Quattro, Peugeot 205 и Ford RS200, а потому стремились выжать все из своего болида с самыми скромными габаритами и самым маленьким объемом двигателя. Вдобавок борьба шла за разрешенную ширину покрышек: коэффициент класса учитывал наличие наддува и объем двигателя, выдавая в результате вычислений максимально допустимое значение ширины шин. Для заднеприводного Renault 5 это было вопросом первостепенной важности, так что инженеры окончательно смели все ограничения, чтобы к середине 80-х выпустить на раллийные трассы нечто невообразимое даже по современным меркам.

Renault 5

Renault 5 Maxi Turbo, прошедший омологацию в 1985 году, полностью соответствовал своему названию: он действительно обеспечивал максимально возможную отдачу двигателя и шасси. Объем двигателя из все тех же шинных соображений увеличили до 1,5 литров, с которых сняли умопомрачительные 350 лошадиных сил. Доводке подвергся не только мотор: болид получил новый аэродинамический обвес, переработанное рулевое управление и переднюю подвеску, что вкупе с более широкими шинами позволяло выйти на новый конкурентный уровень. Первые результаты не заставили себя ждать – в том же 1985 году Жан Раньотти на Maxi Turbo выиграл ралли Корсики. Но продолжения дрессировки маленького заднеприводного зверя на грунтовых трассах для борьбы с полноприводными машинами не случилось: в том же 1985 году авария унесла жизнь пилота Lancia 037 Аттилио Беттега, а год спустя смертельная авария его товарища по команде Хенри Тойвонена окончательно поставила крест на будущем Группы Б.

Renault Maxi 5 Turbo 1985

1 / 5

Renault Maxi 5 Turbo 1985

2 / 5

Renault Maxi 5 Turbo 1985

3 / 5

Renault Maxi 5 Turbo 1985

4 / 5

Renault Maxi 5 Turbo 1985

5 / 5

Накопленный в Renault опыт обеспечил успех Renault 5 в гонках в руках частных пилотов на долгие годы вперед, а также лег в основу новых моделей. Так, Renault 11 Turbo, оснащенные все тем же 1,4-литровым мотором Cleon-Fonte, завоевали несколько первых мест в мировом раллийном чемпионате, где на смену Группе Б пришла более сдержанная Группа А. А вот наследники безумных раллийных болидов зачастую были атмосферными. Так, Renault Clio RS V6, оснащенный трехлитровым мотором L7X, помещенным, как у Renault 5 Turbo, перед задней осью, заручился рабочим объемом вместо наддува, и 250 сил было вполне достаточно, чтобы эпатировать публику и показывать отличную динамику на круге.  

Renault Clio V6 2003-05

1 / 2

Renault Clio V6 2003-05

2 / 2

Renault Clio Maxi, носящий ту самую приставку, что сделала Renault 5 столь яростным, оснащается доработанным двухлитровым атмосферником, что позволяет ему успешно участвовать в ралли. Преемником идеологии наддува же стал Megane RS, который нам больше известен не как раллийный болид, а как участник асфальтовых чемпионатов и монокубков. А еще как рекордсмен Нюрбургринга в своем классе и просто интересный гражданский автомобиль. Ведь история дорожных турбированных моделей Renault не ограничивается гражданскими версиями раллийных машин: она плавно расширялась от быстрых и мощных заряженных автомобилей до современных моделей, в которых наддув – это инструмент не только динамики, но и экологии. Давайте взглянем на самых интересных представителей этой когорты.

Renault Megane RS R26.R 2008, Renault Mégane R.S. N4 2011-н.в., Renault Mégane R.S. TCR 2019-н.в.

1 / 3

Renault Megane RS R26.R 2008, Renault Mégane R. S. N4 2011-н.в., Renault Mégane R.S. TCR 2019-н.в.

2 / 3

Renault Megane RS R26.R 2008, Renault Mégane R.S. N4 2011-н.в., Renault Mégane R.S. TCR 2019-н.в.

3 / 3

От гонок к гражданским машинам

Разумеется, хронологический список интереснейших дорожных машин Renault с турбонаддувом должен открывать Renault 5 Turbo. Гражданская (насколько это слово применимо к адаптации бескомпромиссной гоночной машины) версия заднемоторного хэтчбека оснащалась 1,4-литровым мотором мощностью 160 л.с. Устоявшегося понятия «хот-хэтч» тогда еще не существовало, но кто осмелится сказать, что 5 Turbo не таков?

Следующим автомобилем, заслуживающим повторного упоминания, мы назовем Renault 11 Turbo. Его можно назвать условным преемником 5 Turbo: он не только сменил его на раллийных допах, но и унаследовал 1,4-литровый турбомотор. Правда, здесь он располагался традиционно, спереди, и приводил в движение передние колеса, а мощность дорожных машин не превышала 115 л.с.

Renault 11 Turbo 1984–86

1 / 3

Renault 11 Turbo 1984–86

2 / 3

Renault 11 Turbo 1984–86

3 / 3

Принципиально новую концепцию французы реализовали в середине девяностых, представив Renault Safrane Biturbo. Во-первых, как несложно догадаться, это был автомобиль с двумя турбинами, которые добавили к трехлитровому мотору PRV от спорткупе Alpine A610. В доработке и доводке участвовали специалисты немецких тюнинг-ателье Hartge и Irmscher, а итоговая отдача составила свыше 260 л.с. Во-вторых, Safrane Biturbo оснащался исключительно механической коробкой передач – технически это было обусловлено отсутствием подходящей АКП для поперечно расположенного мотора такой мощности вкупе с полным приводом. А в-третьих – да-да, хэтчбек оснащался полным приводом с вязкостной муфтой в приводе задних колес, что обеспечивало ему не только динамику в 7,2 секунды до сотни, но и интересную управляемость.

Renault Safrane Bi-Turbo 1993–96
Renault Alpine A610 1991–95

В наши дни роль компактного и быстрого турбированного хот-хэтча выполняет Renault Clio RS. Только к четвертому поколению субкомпакт сменил двухлитровые атмосферные двигатели Renault на 1,6-литровый турбомотор MR16DDT концерна Renault-Nissan. На «обычных» Clio RS он выдает 200 лошадиных сил, а на версии Trophy его отдача поднята до 215. Обеспечивает это полный набор современных технологий: здесь и непосредственный впрыск, и фазорегуляторы на впуске и выпуске, и напыление стенок цилиндра, снижающее потери на трение. Кстати, этот мотор получил и гоночное применение: в 2012 году на прототипе Nissan DeltaWing он участвовал в 24 часах Ле-Мана.

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R.S. Line 2019–н.в.

1 / 6

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R.S. Line 2019–н.в.

2 / 6

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R. S. Line 2019–н.в.

3 / 6

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R.S. Line 2019–н.в.

4 / 6

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R.S. Line 2019–н.в.

5 / 6

Renault Clio R.S. 2006–09, Renault Clio R.S. 2009–12, Renault Clio R.S. Gordini 2010–12, Renault Clio R.S. 220 Trophy 2015–16, Renault Clio R.S. 200 2016–н.в., Renault Clio R.S. Line 2019–н.в.

6 / 6

Если отвлечься от заряженных моделей, то внимания, несомненно, заслуживает актуальное поколение Renault Twingo. Оно отличается от подавляющего большинства современных машин заднеприводной заднемоторной компоновкой, которая с учетом малокубатурного турбированного двигателя отсылает нас прямиком к истокам – Renault 5 Turbo. 

Renault Twingo 2019–н. в.

Тем, кто возразит, что его 900-кубовый мотор h5Bt мощностью 90 л.с., разработанный совместно с Nissan и Daimler, не слишком-то напоминает о былых ралийных победах, мы напомним о концепте Twin’Run, который в буквальном смысле возродил историческое прошлое. Это полноценный спортивный прототип, построенный на трубчатом каркасе, в котором на задней оси расположен 3,5-литровый V6 мощностью 320 л.с., работающий в паре с секвентальной шестиступенчатой коробкой передач. А номер 5, расположенный на боку уникальной машины, говорит сам за себя.

Renault Twin’Run Concept 2013

1 / 3

Renault Twin’Run Concept 2013

2 / 3

Renault Twin’Run Concept 2013

3 / 3

Ну а если говорить о турбированных Renault в России, то это Renault Arkana и Kaptur, о которых мы рассказали в самом начале. Их современный мотор H5Ht венчает долгую и успешную историю развития турбонаддува – от времен, когда к легковому спортивному мотору пристыковывали турбину от дизельного грузовика, до сегодняшних дней, когда турбокомпрессор стал неотъемлемым элементом современного двигателя. В нем воплощены все актуальные технологии: компактная турбина с быстрым откликом и быстрым выходом на рабочее давление, перепускной клапан с электронным управлением, система изменения фаз газораспределения на впуске и выпуске, а также непосредственный впрыск и столь любимый многими цепной привод ГРМ. Учитывая все это, можно полагать, что эксплуатационные характеристики мотора будут такими уже уверенными, как впечатления от него.

Франция двигатели авто и технологии Renault

 

Новые статьи

Статьи / Интересно 5 причин покупать и не покупать BMW 1 series I E81/E82/E87/E88 Задний привод, отточенная управляемость, прекрасная эргономика, море драйва и удовольствие за рулем… Кажется, что BMW 1 series предлагает все это в компактной упаковке и, что важно, за вполн. .. 709 3 1 18.09.2022

Статьи / Интересно Долгожданное прощание: почему погибла Lada Xray, но об этом никто не пожалел На прошлой неделе мы официально попрощались с Lada Xray: президент АВТОВАЗа Максим Соколов заявил, что модель никогда не вернется на конвейер. Это угадывалось еще весной, когда вслед за ост… 2919 5 1 16.09.2022

Статьи / Ралли Мой финиш – горизонт: как мы участвовали в гонке «Сила Сибири» Недавно мы рассказывали о том, как прокатились на Jeep Wrangler из Москвы в Томск, чтобы принять участие во внедорожном турнире «Сила Сибири». Разумеется, бороться за первое место мы планир… 518 0 1 16.09.2022

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв Полный привод, самый мощный мотор и силы в запасе: первый тест Chery Tiggo 8 PRO MAX Появление в российской линейке Chery модели Tiggo 8 PRO MAX можно назвать знаковым для бренда. Почему? Да хотя бы потому, что это первый с 2014 года полноприводный кроссовер Chery, приехавши… 18009 13 44 29.04.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0 Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть. .. 9721 10 41 13.08.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов… 9246 4 54 13.09.2022

Принцип работы двигателя с турбонаддувом

В природе не существует такой вещи, как идеальное изобретение: мы всегда можем сделать что-то лучше, дешевле, эффективнее и экологически более чистым. Возьмите двигатель внутреннего сгорания. Вы думаете, что это невероятно, что автомобиль, работающий на жидкости, может ускорить ваше путешествие из пункта А в пункт B в разы. Но всегда существует возможность создать двигатель, который будет работать быстрее, на большие расстояния, или использовать меньше топлива. Одним из способов улучшить двигатель является использование турбонаддува – пары вентиляторов, которые направляют выхлопные газы из задней части двигателя в его переднюю часть, тем самым предоставляя двигателю больше мощности. Мы все слышали о турбированных движках, но как именно это работает? Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее!

Турбонаддув. Что это?

Вы когда-нибудь видели автомобили, которые проезжали мимо вас в облаке зловонного дыма, источником которого была их выхлопная труба? Для всех является очевидным тот факт, что выхлопные газы загрязняют окружающую среду, но менее очевидным остается тот факт, что это так же и пустая трата драгоценной энергии. Выхлопные газы являются смесью горячих газов, которые выходят из двигателя на приличной скорости и вся энергия, которая в них содержится – температуры и движения (кинетическая энергия) – бесполезно рассеивается в атмосфере. Разве не было бы замечательно, если бы двигатель мог использовать энергию выхлопных газов для собственного ускорения? Именно этим и занимается турбонаддув.

Автомобильные двигатели получают свою мощность от сгорания топлива в крепких металлических емкостях, которые называются цилиндрами. Воздух поступает в каждый цилиндр, смешивается там с топливом, и сгорает, при этом происходит небольшой взрыв, который приводит в движение поршень, а тот в свою очередь приводит в движение валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля. Когда поршень возвращается в первоначальное положение, он выталкивает отходы воздушно-топливной смеси из цилиндров. Это и есть выхлопные газы. Количество энергии, которую может произвести автомобиль, напрямую связано с тем, как быстро он сжигает топливо. Чем больше цилиндров в двигателе и чем больше они в объеме, тем больше топлива он может сжечь каждую секунду и (по крайней мере, теоретически) тем быстрее сможет ехать автомобиль.

Из урока приведенного выше мы уяснили, что одним из способов сделать автомобиль гораздо быстрее, это добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили, как правило, оснащены восьмью или двенадцатью цилиндрами, а не четырьмя шестью, как стандартные семейные транспортные средства. Другой способ заключается в использовании турбонаддува, который нагнетает больше воздуха в цилиндры, чтобы двигатель мог сжигать топливо с большей скоростью. Турбонаддув является простой, относительно дешевой, дополнительной конструкцией, которая помогает извлечь из двигателя больше мощности. Это изобретение вошло в ТОП 10 улучшений в конструкции двигателя со времен его создания (об этом, а также о многом другом, более подробнее здесь).

Как работает турбонаддув?

Если вы знакомы с принципом работы реактивного двигателя, то вы на полпути к пониманию принципа работы автомобильного турбонаддува. Реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камере, где он сгорает с топливом, а затем выпускает горячий воздух с обратной стороны двигателя на большой скорости. Когда горячий воздух покидает двигатель, он проходит мимо турбины (которая внешне немного похожа на очень компактную металлическую лестницу), что приводит в движение компрессор (воздушный насос) в передней части двигателя. Этот компрессор толкает воздух в двигатель, чтобы сжечь топливо должным образом. Принцип работы турбонаддува в автомобиле практически точно такой же. Он использует выхлопные газы для приведения турбины в действие. Она вращает воздушный компрессор, который нагнетает дополнительный воздух в цилиндры, чтобы сжигать больше топлива каждую секунду. Вот почему автомобили с турбонаддувами обладают большей мощностью.

Как это работает на практике? Фактически турбокомпрессор – это два небольших вентилятора (так называемые лопастные колеса или газовые насосы), которые размещены на одном металлическом валу, так что оба вращаются в одну сторону. Один из этих вентиляторов, который называется турбиной, расположен на пути потоков выхлопных газов из цилиндров двигателя. Как только цилиндры выпускают горячий газ, он вращает лопасти вентилятора, что приводит в движение вал, на котором размещен вентилятор. Второй вентилятор, который называется компрессором, также начинает вращаться, так как расположен на одном валу с турбиной. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, поэтому, как только он начинает вращаться, он засасывает воздух в машину и нагнетает его в цилиндры.

Но на этом этапе возникает небольшая проблема. Если вы сжимаете газ, вы повышаете его температуру. Горячий воздух имеет меньшую плотность, а это уменьшает его эффективность в помощи при сгорании топлива. Так что, было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, охлаждался до того, как он попадет в цилиндры. Для того, чтобы решить эту проблему и охладить воздух, выход из турбокомпрессора проходит через теплообменник, который забирает лишнюю температуру себе и направляет ее в более подходящие места.

Существует ряд мнений, что турбины ненадежны, что они часто ломаются и требуют полной замены. Мы не совсем согласны с этим утверждением. Почему? Об этом читайте в нашей статье: Есть ли недостатки у двигателей с турбонаддувом?

Схема работы турбонаддува с картинкой

Основная идея заключается в том, что выхлопные газы приводят в движение турбину (красный вентилятор), который непосредственно подключен (и питает) к компрессору (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель. Для простоты, мы показываем только один цилиндр. Давайте рассмотрим весь принцип работы пошагово.

1 . Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется в компрессор.

2 . Вентилятор компрессора помогает засасывать воздух внутрь.

3 . Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и выдувает его снова.

4 . Горячий, сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.

5 . Охлажденный, сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре с большей скоростью.

6 . Так как в цилиндре сжигается больше топлива, он быстрее производит энергию и может отправлять больше мощности на колеса через поршни, валы и шестерни.

7 . Выхлопные газы из цилиндра выходят через выпускные трубы.

8 . Горячие выхлопные газы проходят мимо турбины и заставляют ее вращаться с высокой скоростью.

9 . Вращающаяся турбина установлена на том же валу, что и компрессор (на нашей картинке вал изображен оранжевым цветом). Таким образом, если вращается турбина, то и компрессор тоже.

10 . Выхлопные газы выходят из автомобиля, но при этом тратиться меньше ценной энергии, чем, если бы двигатель был без турбонаддува.

Все о принципах работы турбонаддува (турбины)

Турбонаддув – это система, позволяющая увеличить максимальную мощность двигателя автомобиля, используя для этого энергию выхлопных газов. Эту систему еще часто называют просто «турбина» – по названию основного агрегата, который под давлением нагнетает отработанные мотором газы в турбокомпрессор, а тот, в свою очередь, подает в цилиндры двигателя большее количество воздуха, чем атмосферный мотор.

Турбонаддув

История

Многие водители полагают, что турбированные моторы появились относительно недавно — во второй половине ХХ века, когда турбонагнетателями стали оснащать силовые установки автомобилей немецких марок Mercedes-Benz и BMW. На самом деле датой рождения турбированного двигателя считают 1911 год, когда американец Альфред Бюхи получил патент на промышленное изготовление системы, позволявшей в несколько раз увеличить мощность обычного двигателя. Надо отметить, что за 15 лет до этого события двое немцев, Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель уже проводили испытание агрегатов, которые помогали более эффективно нагнетать воздух в цилиндры двигателя, но да патентования этой технологии дело так и не дошло.

Альфред Бюхи и турбокомпрессор

Впрочем, первые турбины хотя и давали весьма ощутимую прибавку в мощности, но из-за своей громоздкости во много раз увеличивали и без того немаленький вес двигателей автомобилей тех лет. Так что распространение технологии турбонаддува для легковых автомобилей застопорилось на долгие годы, тогда как турбины довольно активно применялись на грузовом и специальном транспорте. В США, фактической и юридической родине турбонагнетательной системы, производители легкового транспорта не спешили применять ее в серийном производстве, сделав ставку на большие по объему и прожорливые атмосферные моторы. Хотя первые серийные модели, на которых устанавливался турбонаддув, появились именно в Соединенных Штатах – это были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

Chevrolet Corvair Monza 1961 год

Более экономная Европа, по которой, к тому же, в середине ХХ века ударил бензиновый кризис, начала склоняться к популярной ныне идее даунсайзинга – уменьшения рабочего объема двигателя с одновременным повышением его мощности. Добиться такого результата помогала система турбонаддува. За прошедшие с момента изобретения системы годы конструкторы усовершенствовали технологию, сделав элементы системы более легковесными, одновременно повысив ее производительность. Но одним из существенных недостатков, который так и не был искоренен по прошествии времени, являлся повышенный расход топлива. И именно поэтому модели, оборудовавшиеся турбированными бензиновыми моторами, не снискали популярности в народе.

Выход из ситуации был найден в 1970-х годах, когда компания Mercedes-Benz выпустила на рынок свою первую модель, оснащенную дизельным двигателем с турбонаддувом – 300 SD.

Mercedes-Benz 300SD

Конструкторам удалось решить одну из главных проблем турбодвигателя – расход топлива, ведь, как известно, дизельный агрегат менее «прожорливый», чем бензиновый. Еще один несомненный плюс дизельного топлива – его отработанные газы имеют температуру ниже, чем бензиновые, стало быть, основные агрегаты системы турбонаддува можно было производить из менее тяжеловесных и жаростойких материалов. А это, в свою очередь, влияло на конечную стоимость автомобиля, что довольно скоро оценили покупатели.

В чем отличия?

Системы турбонаддува для бензинового и дизельного моторов конструктивно практически не имеют отличий. В эту систему входят такие компоненты: турбина, турбокомпрессор и интеркулер (промежуточный охладитель). Некоторые водители ошибочно считают, что между турбонаддувом и турбокомпрессором есть какая-то разница. Ее нет, так как компрессор – лишь составляющий элемент системы наддува.

Принцип работы турбонаддува

Турбина представляет собой улиткообразный патрубок, в который попадают выхлопные газы. Они вращают крыльчатку находящегося в патрубке ротора, благодаря чему газы идут дальше в турбокомпрессор. Он также представлен в виде улиткообразного патрубка, в котором есть своя крыльчатка. Ротор турбины объединен с ротором турбокомпрессора, следовательно, чем быстрее вращается крыльчатка первого, тем быстрее крутится крыльчатка второго. Попадающая в турбокомпрессор воздушная смесь под давлением, которое создается вращением крыльчатки, подается к цилиндрам двигателя.

Принцип работы

На входе в цилиндры стоит третий основной компонент турбонаддува – интеркулер, который охлаждает поступающий из турбокомпрессора воздух, чтобы повысить его плотность и уменьшить объем – тогда в цилиндры попадет больше воздуха, который, смешиваясь с топливом, сгорает более эффективно. А эффективное сгорание топлива позволяет поднять мощность двигателя, при этом расход топлива, идущий на образование топливовоздушной смеси в цилиндрах уменьшается.

Интеркулер

Еще один немаловажный компонент системы турбонаддува – приводной нагнетатель (либо малый турбокомпрессор), который создает давление в турбине на малых оборотах и помогает избежать такого явления как турбояма (когда двигатель не может развить мощность на малых оборотах из-за недостаточного поступления в систему турбонаддува выхлопных газов).

Помимо указанных выше основных компонентов турбонаддува, в систему входят еще такие элементы как регулировочный, перепускной и стравливающий клапаны, а также выпускной коллектор, воздушные и масляные патрубки.

Регулировочный клапан помогает поддерживать давление в системе на установленном уровне и при необходимости сбрасывать его в трубу приемки. Функция перепускного клапана состоит в нагнетании воздуха обратно во впускные патрубки, откуда он снова попадает в турбину – это происходит, когда дроссельная заслонка закрыта. Стравливающий клапан отводит избыточный воздух из системы турбонаддува при закрытой дроссельной заслонке. Воздушные патрубки подают воздух в турбину, а по масляным патрубкам подается жидкость для смазки и охлаждения системы турбонаддува.

Разновидности

В настоящее время производится два основных вида турбин: одинарные и двойные. Первые устанавливаются в основном на рядные двигатели: они используют энергию выхлопных газов от всех цилиндров мотора и подают воздух во все цилиндры. Вторыми комплектуются силовые установки с V-образным расположением цилиндров. Они имеют два турбокомпрессора, которые подают воздух в определенные цилиндры. Иногда для повышения мощности двигателя на таких турбинах используют так называемый перекрестный выпускной коллектор, который аккумулирует выхлопные газы из всех цилиндров мотора и направляет этот, более мощный поток к компрессорам, что повышает давление в турбине, и, соответственно, мощность двигателя.

Двигатель BMW 4.4 V8 Twin Turbo с двумя турбинами

Революционной в деле турбонаддува стала идея применения изменяемой геометрии турбины. Она позволяет регулировать геометрию сопла турбины, создавая более мощные потоки воздуха уже на низких оборотах, вследствие чего многократно повышается мощность двигателя.

Определение

в кембриджском словаре английского языка

Примеры с турбонаддувом

с турбонаддувом

Избегайте более мощного двигателя с турбонаддувом , который стоит дороже и обеспечивает слишком заманчивое ускорение.

Из новостей CBS