Турбокомпресор або механічний нагнітач?

Багато автолюбителів дуже часто задаються питанням щодо того, яке рішення виявиться у підсумку кращим-турбіна або компресор? Таке питання може виникнути як при виборі нового автомобіля, так і при покупці машини б/у. Не менш часто з завданням такого вибору стикаються і любителі тюнінгу.

Рекомендуємо також прочитати статтю про тюнінг паливної системи. З цієї статті ви дізнаєтеся про будову системи, виборі форсунок і паливного насоса для форсованих двигунів.

Варто зазначити на самому початку, що обидва пристрої одночасно мають як ряд певних переваг, так і недоліків. Все це однозначно впливає на кінцевий вибір. Відмінності зазначених систем полягають не тільки в зовнішньому вигляді, формі, вазі, способі кріплення на двигуні і габаритах, але і в головних принципах роботи. Не завжди однозначно просто виявити всі головні критерії при виборі того або іншого пристрою. Давайте розбиратися в цьому питанні більш докладно.

Механічний нагнітач і турбокомпресор

Турбіна являє собою ротаційний двигун, особливістю якого є його постійна та безперервна робота. Ранні спроби створити турбіну робилися ще на зорі розвитку людства, але якісна реалізація стала можливою лише в 19 столітті. Епоха розвитку машинобудування дозволила створити перші турбіни, які були паровими. Турбіна здійснює перетворення кінетичної енергії пари, газів або води в корисну механічну роботу. Турбіни знайшли своє застосування у багатьох пристроях, а також стали невід’ємною частиною різних видів транспорту. Це стосується як наземних засобів пересування, так і морських суден поряд з повітряними літальними апаратами.

Якщо говорити про компресорі, то конструктивно пристрій може мати різні модифікації і успішно застосовується в багатьох промислових галузях. Головним його завданням стає стиснення і подача газу під тиском.

Подальший розвиток технологій призвело до появи своєрідного симбіозу турбіни і компресора. Розробка турбокомпресора дозволила значно підвищити ККД та потужність двигунів.

Як відомо, отримати максимальну потужність мотора без збільшення його об’єму можна за допомогою примусового нагнітання в камеру згоряння більшої кількості повітря. Залишається тільки подати більше палива і потужність силового агрегату істотно зросте. Як показують наведені в різних джерелах дані, в середньому компресор забезпечує збільшення потужності до 50% і забезпечує близько 30% приросту крутного моменту.

Зараз механічні і турбокомпресори встановлюються окремо і навіть у сукупності для збільшення потужності двигуна легкових і вантажних автомобілів. Їх ставлять на бензинові і дизельні агрегати. Дані рішення є оптимальним і найбільш економічним варіантом надбавки «коней» в тому випадку, якщо потрібно якісно збільшити потужність ДВЗ без збільшення об’єму циліндрів.

З цим завданням успішно і окремо може впоратися як повністю механічний, так і турбокомпресор. Але яке з цих рішень краще? Давайте порівняємо механічний компресор і турбокомпресор.

Компресор VS турбіна

Різниця між турбіною і компресором наочно продемонстрована в тих відмінностях, які є у ряду пристроїв подібного типу.

• До основних переваг компресора заслужено відносять безперебійне та рівномірне згоряння робочої суміші. Це якісно впливає на правильність роботи двигуна і виключає ряд несправностей, які можуть потенційно виникнути в процесі експлуатації такого мотора.
• Основною перевагою турбіни є те, що вона не має приводу від двигуна і живиться від енергії вихлопних газів. Це не викликає втрати потужності. Компресор ж бере енергію від двигуна, віднімаючи при цьому до 30% його потужності. Справедливості заради варто додати, що ця втрата найбільш проявляється в режимі максимальних навантажень на ДВС.
• Процес установки турбіни на двигун є вкрай складним і трудомістким. Не менш складна і налаштування турбокомпресора, яка потребує суттєвих фінансових витрат, встановлення численного додаткового обладнання і великої кількості часу. Ще одним нюансом є те, що перед установкою турбокомпресора сам двигун, так і в ряді випадків трансмісію потрібно істотно і ґрунтовно доопрацювати, підготувати до таких сильно збільшеним навантаженням. Якщо говорити про механічному компресорі, то двигун і КПП також допрацьовують, але робиться це не завжди, а сама доопрацювання може бути поверхневою.
• Встановити компресор в підкапотний простір і далі якісно налаштувати його набагато простіше, а ще легше виробити подальший правильний підбір параметрів необхідної для нормальної роботи двигуна паливоповітряної робочої суміші. Установка компресора полегшено ще і тим, що є вже готові комплекти для вирішення цієї задачі.
• Якщо турбіну в автомобілі потрібно налаштовувати тільки за допомогою кваліфікованого фахівця або самостійно володіти спеціальними знаннями, то компресор не потребує спеціального обладнання, знань і навичок. Такі особливості ще більше спрощують процес установки механічного наддуву.
• Автомобільний турбокомпресор надмірно вимогливий до мастилі і якості ПММ. Необхідно реалізувати підведення масла під тиском, набагато частіше міняти зазначене масло, організувати злив масла в піддон. Все це збільшує витрати на подальше утримання авто і на роботи з встановлення турбонаддува. Міжсервісні інтервали заміни масла помітно скорочуються. Якщо не обслуговувати турбомотор з завидною регулярністю, тоді машина відносно швидко відповість несправностями та додатковими проблемами. Компресор в цьому плані набагато менш вимогливий до якості палива і ПММ.
• За турбіною потрібен особливий догляд. Рішення передбачає цілий список періодичних процедур з обслуговування. Механічного компресора ж головне забезпечити тільки чистоту повітря, що поступає, та й то стосовно до кулачковим і шнековим рішень.
• Турбіна демонструє негативний ефект на низьких обертах, який називається «турбояма». При низькому кількості оборотів від турбіни очікувати чудес зовсім не варто. Тільки середні і максимальні оберти дозволяють добитися повної віддачі від силової установки. У режимі повсякденної експлуатації в місті це не завжди зручно.

Автовласник цілком може придбати турбіни нового покоління, які позбавлені більшою мірою такого недоліку і не так сильно залежать від обертів ДВЗ, але і сума підсумкових витрат після покупки і доопрацювань буде значною. Компресор по своїй продуктивності не залежить від оборотів машини і виходить на наддув при низьких обертах, забезпечуючи при цьому прогнозовану потужність при будь-якій швидкості.

• Компресор являє собою окреме і незалежне пристрій в конструкції всього ДВЗ, що спрощує процес його демонтажу, обслуговування та проведення ремонтних робіт. Обслуговувати компресор відносно просто, так що набагато більш доступно отримати якісний, менш витратний і кваліфікований ремонт елемента в разі необхідності.
• До плюсів турбіни можна заслужено віднести більш високі обороти порівняно з компресором. Але і рівень нагріву турбонаддува набагато вище, а перегрівається турбіна помітно швидше. Це негативно позначається на всій роботі і стан двигуна. Знос мотора при підвищених температурних режимах підвищується, а також істотно зростають вимоги до системи охолодження ДВЗ.
• Компресор виходить на ефективний показник практично відразу ж після запуску двигуна. У цьому полягає його безумовна перевага. Турбіна ж на низьких обертах працювати не буде. При цьому не варто забувати про те, що компресор відбирає потужність у двигуна, а ось турбіна не знімає з мотора частина потужності від додаткового навантаження.
• До мінусів компресора однозначно відноситься підвищений витрата палива в порівнянні з турбінами. ККД компресора також помітно менше. У плані паливної економічності турбіна в автомобілі є кращим варіантом.
• Від двигуна компресор приводиться в дію приводним ременем або ланцюгом, що вимагає періодичного обслуговування елемента. Якщо говорити про турбіні, то витрати на її обслуговування порівняно з доглядом за компресором все одно набагато більше.
• Підібрати компресор або готовий комплект установки у вільному продажу однозначно простіше і легше. На сучасному ринку представлений широкий вибір компресорів різного типу. Вибір турбін сильно обмежений у порівнянні з аналогічним вибором компресорів.
• Високоякісна сучасна турбіна в ряді випадків коштує дорожче механічного компресора. Незважаючи на це, більшість автомобілів оснащуються саме турбонаддувом, так як турбіна набагато якісніше підвищує продуктивність ДВС.

Що виходить в результаті

1. Компресор забезпечує більш правильну і стабільну роботу двигуна на всіх режимах роботи, продовжується довговічність двигуна;
2. Турбіна не забирає відсоток загальної потужності ДВЗ;
3. Компресор простіше встановити і налаштувати;
4. Турбіна потребує організації підведення і зливу масла;
5. Компресор має постійну віддачу, а турбіна залежить від обертів ДВЗ;
6. Турбіна потребує регулярної діагностики і обслуговування, компресор простіше обслуговувати;
7. Компресор споживає більше палива і демонструє менший показник ККД порівняно з турбіною;
8. Турбіна встановлюється двигун з доробками, компресор представлений повністю окремим пристроєм і забезпечує простоту при монтажі;
9. Турбіна надає кращі показники на високих і максимальних обертах і пікових швидкісних режимах; Компресор виділяється підхопленням у самому «низу»;
10. Компресор можна вільно підібрати і придбати, причому зробити це можна практично під будь-яку модель авто, а ось вибір турбін помітно обмежений;
11. Вартість компресора і його установки виходить більш доступною в порівнянні з турбіною;

Як ви вже зрозуміли з усього вищесказаного, установка будь-якого типу компресора є не найпростішим завданням. Перед встановленням варто ретельно зважити всі «за» і «проти» щодо кожного з доступних рішень по забезпеченню наддуву, а також прорахувати необхідні підсумкові показники потужності у відповідності з поставленим завданням.

Сьогодні ж оптимальним можна вважати систему подвійного наддуву, коли на одному моторі задіяні механічний компресор і турбонаддув одночасно. При цьому пристрої працюють на різних обертах, забезпечуючи максимум пружності і комфорту в широкому діапазоні обертів двигуна.