Турбований двигун: що це таке?

Почнемо з того, що ситуація на сучасному ринку нових автомобілів помітно змінилася за останні 15-20 років. Зміни в автоіндустрії торкнулися як виконання, рівня оснащення і рішень у плані активної і пасивної безпеки, так і пристрої силових агрегатів. Звичні атмосферні мотори на бензині з тим чи іншим робочим об’ємом, які раніше фактично були показником класу і престижності авто, сьогодні активно витісняються турбованим двигуном.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке крутний момент двигуна внутрішнього згоряння. З цієї статті ви дізнаєтеся про залежності потужності двигуна і показника крутного моменту, а також про вплив моментної характеристики ДВЗ на розгін автомобіля.

У випадку з турбомоторами об’єм двигуна перестав виступати базовою характеристикою, що визначає потужність, крутний момент, динаміку розгону і т. д. В цій статті ми маємо намір порівняти двигуни з турбіною і атмосферні версії, а також відповісти на питання, в чому полягає принципова відмінність атмосферних ДВС від турбованих аналогів. Паралельно будуть проаналізовані основні переваги та недоліки двигунів з турбонаддувом. Також буде дана оцінка, чи варто купувати нові та вживані бензинові і дизельні машини з турбованим двигуном.

Турбовані двигуни і «атмосферники»: головні відмінності

Для початку трохи історії і теорії. В основу роботи будь-якого ДВС покладено принцип згоряння паливно-повітряної суміші в закритій камері. Як відомо, чим більше повітря вдається подати в циліндри, тим більше пального виходить спалити за один цикл. Від кількості згорілого палива буде прямо залежати кількість вивільняється енергії, яка штовхає поршні. В атмосферних моторах забір повітря відбувається завдяки утворенню розрідження у впускному колекторі.

Іншими словами, мотор буквально «засмоктує» в себе зовнішнє повітря на такті впуску самостійно, а обсяг зайвого повітря залежить від фізичного об’єму камери згоряння. Виходить, чим більше робочий об’єм двигуна, тим більше повітря він може вмістити в циліндрах і тим більша кількість палива вийде спалити. У результаті потужність атмосферного ДВС і крутний момент сильно залежать від об’єму двигуна.

Рекомендуємо також прочитати окрему статтю про те, що таке робочий об’єм двигуна. З цієї статті ви дізнаєтеся, які параметри визначають дану характеристику, чим вимірюється обсяг мотора і на що впливає цей показник.

Принциповою особливістю двигунів з нагнітачем є примусова подача повітря в циліндри під певним тиском. Дане рішення дозволяє силового агрегату розвивати більше потужності без необхідності фізично збільшувати робочий об’єм камери згоряння. Додамо, що системами нагнітання повітря може бути як турбіна (турбокомпресор), так і механічний компресор.

На практиці це виглядає наступним чином. Для отримання потужного мотора можна піти двома шляхами:

  • збільшити обсяг камери згоряння і/або виготовити двигун з великою кількістю циліндрів;
  • подати в циліндри повітря під тиском, що виключає необхідність збільшувати камеру згоряння і кількість таких камер;

З урахуванням того, що на кожен літр палива потрібно близько 1м3 повітря для ефективного спалювання суміші в ДВЗ, автовиробники з усього світу довгий час йшли по шляху вдосконалення атмосферних двигунів. Атмомоторы представляли собою максимально надійний вид силових агрегатів. Поетапно відбувалося збільшення ступеня стиснення, при цьому двигуни стали більш стійкими до детонації. Завдяки появі синтетичних моторних масел минимизировались втрати на тертя, інженери навчилися змінювати фази газорозподілу, впровадження електронних систем управління двигуном дозволило досягти високоточного уприскування пального і т. д.

В результаті мотори від V6 до V12 з великим робочим об’ємом довгий час були еталоном продуктивності. Також не варто забувати і про надійності, так як конструкція атмосферних двигунів завжди залишалася перевіреним часом рішенням. Паралельно з цим головними мінусами потужних атмосферних агрегатів справедливо вважається велика вага і підвищена витрата палива, а також токсичність. Виходить, на певному етапі розвитку двигунобудування збільшення робочого об’єму виявилося просто недоцільним.

Тепер про турбомоторах. Ще одним типом агрегатів на тлі популярних «атмосферником» завжди залишалися менш поширені агрегати з приставкою «турбо», а також компресорні двигуни. Такі ДВС з’явилися досить давно і спочатку йшли по іншому шляху розвитку, отримавши системи для примусового нагнітання повітря в циліндри двигуна.

Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що краще, механічний компресор або турбіна. З цієї статті ви дізнаєтеся про переваги та недоліки зазначених систем нагнітання повітря, а також про те, який двигун вибрати, з компресором або турбований.

Варто зазначити, що значною популяризації двигунів з наддувом і швидкому впровадженню подібних агрегатів в широкі маси довгий час перешкоджала висока вартість автомобілів з нагнітачем. Іншими словами, двигуни з наддувом були рідкісним явищем. Пояснюється це просто, так як на ранньому етапі машини з турбодвигуном, механічним компресором або одночасної комбінацією відразу двох рішень часто ставилися на дорогі спортивні моделі авто.

Важливим фактором виявилася і надійність агрегатів даного типу, які вимагали підвищеної уваги в процесі обслуговування і поступалися за показниками моторесурсу атмосферних ДВС. До речі, сьогодні це твердження також справедливе для двигунів з турбіною, які конструктивно складніше компресорних аналогів і ще далі пішли від атмосферних версій.

Переваги та недоліки сучасного турбомотора

Перед тим, як ми приступимо до аналізу плюсів і мінусів турбодвигуна, хотілося б ще раз звернути вашу увагу на один нюанс. Як стверджують маркетологи, частка реалізованих нових автомобілів з турбонаддувом сьогодні істотно збільшилася.

Більш того, численні джерела роблять акцент на тому, що турбодвигуни все більше і більше тіснять «атмосферники», автолюбителі часто обирають саме «турбо», так як вважають атмосферні двигуни безнадійно застарілим типом ДВС і т. п. Давайте розбиратися, так хороший турбомотр насправді.

Плюси турбодвигуна

  1. Почнемо з явних плюсів. Дійсно, турбодвигун легше по вазі, менше по робочому об’єму, але при цьому видає високу максимальну потужність. Також мотори з турбіною забезпечують високий крутний момент, який доступний на низьких оборотах і є стабільним в широкому діапазоні. Іншими словами, турбомотори мають рівну полку крутного моменту, доступну з самих «низів» і до відносно високих оборотів.
  2. В атмосферному двигуні такий рівною полиці немає, так як тяга безпосередньо залежить від оборотів двигуна. На низькі обороти атмомотор зазвичай видає менший крутний момент, тобто його потрібно розкручувати для отримання прийнятною динаміки. На високих оборотах мотор виходить на максимум потужності, але крутний момент знижується в результаті виникають природних втрат.
  3. Тепер кілька слів про економічності турбодвигунів. Такі мотори і правда витрачають менше палива в порівнянні з атмосферними агрегатами в певних умовах. Справа в тому, що процес наповнення циліндрів повітрям і паливом повністю контролюється електронікою.
    Виходить, ЕБУ стежить за тим, щоб співвідношення компонентів суміші було оптимальним на будь-яких режимах роботи турбірованного ДВС, завдяки чому досягається повноцінне згоряння заряду і відбувається віддача максимуму корисної енергії. У випадку з атмосферними двигунами наповнення залежить як від оборотів коленвала, так і від температури зовнішнього повітря, атмосферного тиску і ряду інших факторів.
  4. Якщо врахувати невелику вагу самого агрегату з турбіною, доступну тягу на низьких оборотах і відсутність залежності від зовнішніх факторів, турбомотор закономірно витрачає в штатних режимах експлуатації менше палива. При цьому слід пам’ятати, що дана перевага повністю зникає в тому разі, якщо постійно їздити у режимі «газ в підлогу». Тоді витрата палива на турбодвигун може виявитися навіть більшим, ніж у атмосферних аналогів.

Мінуси турбірованного ДВС

Отже, з основними плюсами розібралися. Що стосується мінусів, вони також присутні. Цілком очевидно, що турбомотор складніше в плані електроніки і виконавчих пристроїв, так і в плані реалізації самої схеми турбонаддуву. Підвищені вимоги до якості палива моторного масла теж нікуди не поділися.

Справа в тому, що невеликий за розмірами і обсягом агрегат працює в умовах високих механічних і теплових навантажень. Тиск наддуву і температура в циліндрах набагато вище в порівнянні з атмосферними двигунами, що означає прискорений знос турбомотора.

Виробники враховують різні нюанси, закладаючи більший запас міцності в агрегат, але під час ремонту турбодвигуна вартість посилених деталей виходить відчутно вище. Також двигун з турбіною має велику кількість датчиків і магістралей, а також додаткових систем, що ускладнює діагностику у разі виникнення несправностей.

  1. Дуже важливим моментом є ресурс самої турбіни. Турбонагнітач повсюдно встановлюється на сучасні ДВС, остаточно витіснивши механічний компресор. При цьому турбіна на бензиновому двигуні зазвичай «ходить» всього близько 150 тис. км, на дизелі цей показник в середньому становить до 250 тис. км. Потім турбокомпресор потребує дорогого ремонту або повної заміни.
  2. Що стосується відомої проблеми у вигляді «турбоями» або «турболага», на сучасних двигунах цей недолік практично усунутий за допомогою установки турбін із змінною геометрією, шляхом використання технологій «бі-турбо» і т. д. Чому практично, а не до кінця? Справа в тому, що ідеальної гостроти відгуку під час дозування тяги в процесі дроселювання, яка властива атмосферних моторів, все одно немає. Паралельно з цим більш складні системи турбонаддува вимагають підвищених витрат, створюють певні труднощі, які пов’язані з обслуговуванням і ремонтом.

Що в підсумку

Пам’ятаєте, на початку статті ми говорили про те, що частка турбомоторів на ринку останнім часом помітно зросла. Так, це так, але виключно завдяки турбодизельним агрегатів. Практично будь-який сучасний дизельний двигун сьогодні обладнаний турбонаддувом. Справа в тому, що саме турбіна дозволяє дизельному двигуну забезпечити гідні експлуатаційні характеристики в поєднанні з високою паливною економічністю. З цієї причини турбодизелі користуються величезною популярністю.

Однак, ситуація з турбобензиновыми агрегатами дещо інша. Переважна більшість виробників продовжують випускати моделі в сегментах від «бюджет» до «преміум» з простим атмосферним двигуном. Тільки в окремих випадках в лінійку додаються турбовані бензинові версії. Що стосується країн СНД, авто з турбонаддувом на бензині продовжують помітно поступатися машин з атмосферними бензиновими ДВЗ за загальним кількості на дорогах. Причин для цього багато, починаючи від низького попиту в результаті високої початкової вартості «надувних» бензинових авто і закінчуючи політикою автодилерів. Останні намагаються позбавити себе від гарантійних зобов’язань перед споживачем у разі виникнення проблем з більш складною технічно турбованої бензинової машиною.

Іншими словами, турбобензиновые версії завозяться набагато рідше, так як продавці враховують низьку якість пального і недостатня кількість кваліфікованих технічних фахівців з ремонту та обслуговування таких авто на території СНД. Додамо, що переважна більшість турбованих бензинових автомобілів на вітчизняних дорогах представлені моделями німецького концерну WAG (Audi, Volkswagen, Skoda і т. д.).

Підводячи підсумки, відповімо на ще одне важливе питання. Багато автолюбителів цікавляться, чи варто купувати бензиновий автомобіль з турбіною. Якщо ви вибираєте нову машину, плануєте проїздити на ній умовні 3-5 років або 100-150 тис. км, тоді чому б і ні. Тільки будьте готові спочатку переплатити за більш «просунутий» мотор і з самого початку привчіть себе до думки, що такого авто потрібно часте планове обслуговування. При цьому вкрай бажано виконувати регламентні роботи і ремонтувати машину в офіційному сервісі з усіма витікаючими допрасходами.

Якщо ж ви хочете придбати уживаний турбований автомобіль, в такому випадку потрібно більш ніж грунтовно подумати. У випадку з дизелем буде необхідна глибока діагностика стан самого ДВС та готовність замінити зношену турбіну. Коли мова заходить про бензинових версіях, тоді нашою відповіддю буде однозначне «ні». Справа в тому, що актуальна ситуація на ринку турбобензиновых автомобілів б/в досить складна.

  1. Завжди пам’ятайте про невеликому ресурсі турбіни. У тому випадку, якщо на конкретній моделі їх встановлено відразу дві або більше, сума ремонту помітно зростає.
  2. Звертайте увагу на пробіг і попередніх власників. Найчастіше турбоавтомобили беруть «гонщики» або амбітна молодь. Якщо перші цілеспрямовано «коткують» потужну машину, другі, як правило, просто не обслуговують такий автомобіль належним чином і досить недбало його експлуатують.

В обох випадках виходить доцільніше продати машину з пробігом 100-150 тис. км. іншому власнику за низькою ціною, ніж ремонтувати або міняти високотехнологічний турбований двигун. Те ж саме цілком справедливо і для турбірованних малолітражок, наприклад, з робочим об’ємом 1.2 літра. Двигуни цього типу взагалі вважаються «одноразовими», так як мають відносно невеликий ресурс близько 150-200 тис. км. і погано піддаються серйозному ремонту.

Ссылка на основную публикацию