Турбина в моторе – порок или преимущество?

Что живучее, а что ломучее

Для чего нужна турбина? Если вы не знаете ответа на этот вопрос, значит, штатной мощности силового агрегата автомобиля вам более чем достаточно.

Турбина в моторе – порок или преимущество?

Для всех прочих энтузиастов, желающих нарастить «мускулы» силовому агрегату своего авто, данный обзор может быть полезен, поскольку мы разберем не только турбины, приносящие пользу, но и те, что запросто просвистят дыру в кошельке всякого покупателя…

Для чего нужна турбина

Турбина двигателя является частью системы турбонаддува, которая предназначена для дополнительной подачи воздуха в цилиндры силового агрегата. Поскольку для работы ДВС необходимо определенное количество топливно-воздушной смеси, то повышение объемов ее горения увеличивает мощность мотора.

В двигателе без системы турбонаддува воздух в цилиндры всасывает поршень. Соответственно объем воздуха, поступающий в цилиндр, ограничен размерами самого цилиндра. И чтобы протолкнуть туда больше воздуха, нужно подавать его под высоким давлением. Для этого турбина и предназначена.

Какие бывают турбины

Увеличить мощность мотора можно и с помощью элементарной прошивки блока ЭБУ. Но если вы давно миновали эту остановку и перешли в высшую лигу, к турбинам, нужно хотя бы понимать, каких типов они бывают (спойлер: самый распространенный только один).

Итак, все началось с механической турбины, или компрессора. Ее придумали инженеры Mercedes-Benz, усилив мотор С 180. Принцип действия устройства прост: через ременную передачу вращающийся коленчатый вал двигателя и вал этого нагнетателя соединяются. После запуска двигателя вращение передается компрессору, тот начинает работать, нагнетая в цилиндры воздух. Максимальные обороты, с которыми работает турбокомпрессор, – 18-20 тысяч в минуту. Мягко говоря, в мире прокачанных моторов это немного.

Среди очевидных достоинств механических турбин стоит выделить высокую надежность, хороший рабочий ресурс, минимальный уход (при правильной настройке), отсутствие высоких рабочих температур. Недостаток у такого устройства всего один, но слишком серьезный, чтобы продолжить развивать эту технологию. Речь о низком КПД – всего 5-10%, из-за чего данное техническое решение можно сегодня встретить лишь на устаревших моделях.

Турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов, – это классический вид турбины. Применяется на большинстве моторов, где это необходимо, поэтому рассмотрим его более подробно.

В настоящее время это, пожалуй, самое производительное устройство – обороты его внутреннего вала могут достигать 200 тысяч в минуту, увеличивая мощность мотора на 30% и более.

Работает данная турбина от выхлопных газов, которые по специальному отводу поступают на крыльчатку турбины (их там две, «горячая» и «холодная») и раскручивают ее, а она начинает нагнетать воздух в цилиндры двигателя. Технология проста как бубен, но по той же причине имеет ряд характерных недостатков.

К примеру, ресурс устройства ограничен из-за высоких температур выхлопа (до 950°С). Кроме того, подшипники вала смазываются моторным маслом, а при больших оборотах оно может попадать в камеры турбины, что влечет за собой повышенный расход смазочных материалов. А еще такого рода нагнетатель на низких оборотах двигателя «грешит» появлением турбоямы, поскольку температура выхлопных газов слишком мала, чтобы разогнать компрессорное колесо до необходимой частоты вращения.

К слову, для устранения этого эффекта было придумано конструкторское решение битурбо: один турбокомпрессор работает на низких оборотах, второй – на высоких. Еще одним вариантом стала система двойного турбонаддува (использование турбины и механического нагнетателя на низких оборотах), которая нашла широкое применение в двигателях TSI концерна Volkswagen.

Электрическая турбина – самая современная и перспективная разработка, которая применяется в двигателях Mercedes-Benz, BMW и VW Group. Данный агрегат объединяет в себе плюсы нагнетателей первого и второго типов. Представляет собой электромотор, установленный прямо в турбине, из-за чего производительность такого узла в некоторых случаях может достигать миллиона об/мин!

При этом устройство не зависит ни от коленчатого вала мотора, ни от выхлопных газов, обладает огромным рабочим ресурсом и требует только одного – электричества. Увы, порой его нужно так много, что бортовой генератор просто не справляется… Поэтому, чтобы получить от такой турбины максимальную пользу, нужно устанавливать дополнительную пусковую установку либо дефорсировать мотор (и в чем тогда смысл такого тандема?). В общем, вопрос требует доработки, и не факт, что в период расцвета электромобилей решение будет найдено.

Сила или слабость?

Не стоит забывать, что первые турбированные моторы появились в мире автоспорта, где в первую очередь требовалась высокая производительность силового агрегата, а не надежность или расход топлива. Собственно говоря, это и стало определяющим критерием данной технологии.

Поэтому в реальной жизни «напороться» на автомобиль с турбодвигателем можно в двух случаях: либо это резвый спорткар, созданный для того, чтобы заставлять глотать пыль за собой другие авто на дороге, либо это машина с тяжеловесным «атмосферником», который нужно принудительно «кочегарить». В обоих случаях ресурс моторов сильно ограничен – будет большой удачей проехать 120 тысяч км без единой поломки. Покупая на «вторичке» автомобиль с турбомотором, не будет лишним об этом помнить.

При этом современные решения не идут на пользу такой технологии. Еще в 90-х годах ХХ века турбины были многокомпонентными тяжеловесными устройствами, сделанными преимущественно из металлов. Это значит, что их рабочий ресурс был намного больше современных пластиковых (bamper.by совсем не против экологичных трендов, но тому пластику, который применяют сегодня в машиностроении, далеко до прочности металлов, использовавшихся в прошлом). Такие турбины даже поддавались ремонту, поскольку компоненты в них можно было менять. Современные дорогостоящие агрегаты похвастать этим не могут.

Турботаймер и интеркулер – сложные словечки из обязательной терминологии, которую необходимо знать владельцу каждого «заряженного» авто. Оба обозначают устройства, применяемые для охлаждения турбины. Первое не дает двигателю заглохнуть сразу после полной остановки машины, позволяя ему работать на низких оборотах. Такой режим в течение нескольких минут дает возможность охладить крыльчатку, чтобы та не покоробилась от резких перепадов температур. Второе применяется в качестве вспомогательного охладителя, чтобы не снижать производительность турбонаддува, эффективность которого из-за постоянного контакта с горячим воздухом может падать.

Также стоит обратить внимание на гидромеханические подшипники турбокомпрессора, или подшипники скольжения. Их функциональность требует подачи масла под определенным давлением, что накладывает на владельца авто с турбокомпрессором иные обязательства. К примеру, в турбированном агрегате используется масло с определенными допусками (которое стоит недешево), соответственно, и менять его нужно значительно чаще, нежели в двигателе такого же объема без турбины. Также следует прогревать двигатель перед поездкой, чтобы масло поступало к подшипникам уже разогретым и определенной вязкости.

Кроме того, в конце поездки необходимо дать турбине остыть, то есть не выключать двигатель 2-3 минуты (об этом мы говорили выше, но по другой причине). После остановки автомобиля турбина еще некоторое время вращается, поэтому, если сразу выключить двигатель, прекратится подача масла в подшипники – начнется их повышенный износ.

***

Несмотря на ряд очевидных недостатков, турбодвигатели совершенствуются и захватывают все новые модельные ряды автомобилей для самых разных рынков мира. Энергетической экономии и увеличения характеристик мотора оказалось достаточно, чтобы производители закрыли глаза на все изъяны турбокомпрессоров. В эпоху развития электрокаров очевидность преимущества данных технических решений тает как прошлогодний снег. Но если вы по-прежнему хотите заставить мотор вашего авто «рычать», ныряйте в наш каталог – там всегда есть чем поживиться!

20.02.2022

О чем еще вы бы хотели прочитать на Bamper.by? Задайте свой вопрос!

12 979 197
Запчастей
48 045
Шин
34570
Продавцов