Курс на надувательство, 5 картинок+ текст

Мечту автомобилиста ехать быстро, а топлива расходовать мало исполнят выхлопные газы.

На рубеже веков — настоящего и прошлого — технический прогресс в автомобильной индустрии заметно затормозился. Конечно, автомобили умнеют, обрастают средствами безопасности и учатся налаживать отношения с окружающей средой. А что касается двигателей, то от инженеров-мотористов никто не требует невозможного — всего лишь больше мощности и меньше расхода топлива. По отдельности это просто, но хотелось бы получить всё сразу и подешевле.

Прошлый век

В конце XIX века инженеры уже задумались, как повысить мощность автомобиля и сэкономить на топливе. Мощность двигателя тем больше, чем больше сгорит бензина за один цикл. Прибавить можно, к примеру, увеличив рабочий объём двигателя. Но можно увеличивать не объём, а плотность, но при этом одновременно вырастет и давление, и, значит, поршень уже не сможет сам засасывать горючую смесь, нужно её как-то туда доставить — например, стараниями разогретых выхлопных газов.
Немцы Готлиб Даймлер (Gottlieb Daimler, 1834–1900) и Рудольф Дизель (Rudolf Diesel, 1858–1913) экспериментировали с компрессией горючей смеси и обнаружили, что повышение давления воздуха перед смешиванием его с топливом значительно увеличивает степень сгорания последнего и приводит тем самым к росту мощности двигателя. Но патент на принцип турбонаддува впервые выдало патентное бюро США, и получил его швейцарский инженер Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) в 1911 году. Именно он первым успешно осуществил нагнетание давления в автомобильных двигателях при помощи выхлопных газов, увеличив при этом мощность мотора на 40%.

Бензиновые двигатели Ford EcoBoost оснащены прямым впрыском топлива и турбонаддувом. Технология Ford позволяет трёхлитровому V6 демонстрировать мощностные показатели уровня шестилитрового V8, а расход топлива при этом на 15% меньше. Фото: Dillon Bryden/FORD

Первыми «испытателями» турбонаддува стали грузовики, в 1938 году. Пионерами среди легковых автомобилей, оснащённых турбинами, были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок только в 1962–1963 годах. Несмотря на очевидные технические преимущества турбонаддува, на легковых автомобилях ясно проявились главные его недостатки, о которых будет сказано ниже. Долгое время было непонятно, как с ними бороться.
Ещё одно знаменательное событие в истории развития турбонаддува произошло с появлением Mercedes-Benz 300 SD в 1977-м — первого легкового автомобиля, оснащенного дизельным турбомотором. Позже за одним «немцем» последовал другой — Volkswagen Turbodiesel.

Основы надувательства
Метод турбонаддува основан на использовании энергии того, что уже было в употреблении — выхлопных газов. Покидая двигатель, они попадают на турбинное колесо, передающее затем энергию компрессорному колесу, которое сжимает воздух и загоняет его в двигатель. А для того чтобы воздуха в цилиндры поместилось ещё больше, используют интеркулер — своего рода радиатор, который охлаждает поступающий воздух, что опять же позволяет повысить его плотность при том же давлении.
Несмотря на то, что непосредственной связи между турбиной и коленчатым валом двигателя нет, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов мотора. Чем выше частота вращения коленвала, тем больше выхлопных газов, и тем быстрее они движутся. Соответственно, турбина раскручивается сильнее, и сильнее сжимается воздух перед попаданием в цилиндры двигателя.

Автомобиль Mercedes-Benz 300 SD с дизельным турбомотором 1977 года выпуска создавался немцами исключительно для экспорта в США и Канаду — там как раз очень любили большие и мощные авто. Фото: Daimler AG

Это сообщение отредактировал homoludens - 28.08.2010 - 12:12

У турбонаддува есть недостатки, основной из которых, пожалуй, — заметное запаздывание увеличения мощности при нажатии на педаль газа. Этот эффект называют «турбоямой» или «турболагом». Он происходит именно из-за отсутствия непосредственной связи между турбиной и коленвалом. Водитель жмет на газ, но мощность двигателя вырастает только тогда, когда выхлопные газы в достаточной степени раскрутят колесо турбины. А потом усилие от него должно раскрутить колесо компрессора. Вообще-то, задержка в реакции на увеличение подачи топлива есть у любой машины. Но для легковой — это более критичный показатель. У грузовых с ним ещё можно мириться. Поэтому грузовики, оснащённые турбинами, делали уже в 30-е, а с легковыми тянули до 70-х.
Двигатель с турбонагнетателем может развивать на 40% большую мощность, чем без него. Естественно, что турбодвигатели оказываются ещё и более экономичными. И без того невысокий КПД двигателя внутреннего сгорания дополнительно падает у небольших двигателей из-за того, что на единицу объёма приходится слишком большая площадь внешней поверхности и происходит дополнительное рассеяние тепла. Поэтому на компактных двигателях турбирование оказывается особенно эффективным.

Переменчивая геометрия
Одним из первых серийных автомобилей, в котором удалось успешно справиться с турбоямой, стал спортивный Porsche 911 Turbo. В нём появилась система с переменной геометрией турбонаддува (VTG, Variable Turbine Geometry). Её конструктивной особенностью стало то, что специальными подвижными направляющими «дозировалось» давление выхлопных газов на крыльчатку в зависимости от степени нажатия педали газа. Благодаря этому колесо турбины начинает вращаться быстрее ещё до того, как вырастает количество и скорость выхлопных газов.

В 2006 году на автосалоне в Женеве компания Porsche представила новую топ-модель 911 ряда — Porsche Turbo 911. 480 лошадиных сил при 6 000 об/мин. Это примерно на 60 сил больше, чем у предшествующего варианта. Авто оснащается двигателем с нагнетателем с изменяемой геометрией. Иллюстрация: Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG

Это сообщение отредактировал homoludens - 28.08.2010 - 12:13

Специальный механизм меняет угол атаки всех десяти (ровно столько их в моторе Porsche) направляющих. Этот режим турбокомпрессора особенно актуален в зоне низких оборотов мотора — двигатель становится более отзывчивым и тяговитым. А когда двигатель выходит на более высокие обороты, «крылышки» располагаются уже под большим углом к касательной, ближе к радиальному направлению. Теперь поток газов, достигающий крыльчатки турбины, «осаживается»: во-первых, увеличивается проходное сечение, а во-вторых, «крылышки» направляют поток ближе к оси турбины, что уменьшает усилие на лопатки.
Как правило, турбонагнетатель небольших размеров увеличивает крутящий момент двигателя на сравнительно низких оборотах, а большая турбина — в зоне более высоких оборотов. А система VGT позволила растянуть горизонтальную «полку» крутящего момента от 1950 до 5000 об/мин, то есть сделать его предельно тяговитым в очень широком диапазоне оборотов. Причём момент у шестицилиндрового мотора объёмом 3,6 л более чем впечатляет — 620 Н×м.

Турбонаддув + непосредственный впрыск
Такой тандем — турбонагнетатель с непосредственным впрыском топлива — активно используют компании Audi (технология TFSI) и Ford (EcoBoost). По сравнению с традиционными атмосферными двигателями V6, четырёхцилиндровый двигатель Audi 2,0 TFSI с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом, имеющий те же динамические показатели, потребляет на 10–15% меньше топлива.
Соединив турбонаддув и непосредственный впрыск топлива, инженеры добились увеличения мощности и улучшения динамических показателей при уменьшении расхода топлива. Технология непосредственного впрыска и турбонаддув прекрасно сочетаются благодаря тому, что испарение топлива внутри камеры сгорания двигателя забирает тепло из всасываемого воздуха. Это позволяет повысить компрессию, значительно улучшив эффективность двигателя, и решить ещё одну проблему двигателей с турбонаддувом — повышенную склонность к детонации на высоких уровнях давления наддува.

Двигатель TwinPower Turbo с технологией двойного наддува Twin Scroll Twin Turbo и запатентованным концерном BMW общим выпускным коллектором особой конструкции. Оба турбонагнетателя вместе с катализаторами расположены в V-образном пространстве между рядами цилиндров, что позволяет разместить впускные и выпускные каналы таким образом, что их длина уменьшается при одновременно большем поперечном сечении. Благодаря этому значительно уменьшаются потери давления на стороне выпуска отработавших газов. Фото: BMW AG

Это сообщение отредактировал homoludens - 28.08.2010 - 12:16

Выпускной коллектор со встроенным турбокомпрессором обеспечивает высокую эффективность работы турбины посредством использования энергии выхлопных газов. Этим одновременно удается и повысить потолок мощности, улучшить откликаемость двигателя, сократить расход топлива, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Два лучше, чем один
Эффективно бороться с турбоямой помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой турбокомпрессор, отвечая за «насыщенность» тягой низких оборотов, а на высоких оборотах начинает работать второй, покрупнее. В XX веке такого рода наддув использовался на Porsche 959, а сегодня так борются с «турбо-паузой» турбодизели BMW и Land Rover, а также бензиновые моторы Volkswagen, правда, в них функции небольших турбин отведены компрессорам, или механическим нагнетателям
В этом году были анонсированы новые турбонагнетатели от компаний BMW и Opel. В них применена пара турбин различного размера и производительности. Одна, малая турбина, обладает более быстрой реакцией и позволяет добавить мощности на малых оборотах (до 1800 об/мин.). На средних оборотах (до 3000 об/мин.) подключается вторая, большая турбина, которая трудится в одиночку на высоких оборотах.
На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор с двойным рабочим аппаратом. Но чаще встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Такая схема типична для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель.

Наддувное будущее
Есть в автомобильном мире традиция — каждый год выбирать лучший мотор, созданный в течение последних 365 дней. Последние два года гран-при в этом соревновании достается 1,4-литровому мотору TSI Twincharger от Volkswagen. Сравнительно небольшой по объёму двигатель оснащён двумя компрессорами, которые выводят его мощность на уровень 2,0–2,4-литровых атмосферных (то есть, не имеющих турбонаддува или компрессора) моторов. Небольшой по объёму двигатель 1,4 TSI может выдавать от 140 до 170 л.с.
Впрочем, это не единственный «турбопризёр» в конкурсе силовых агрегатов 2010 года. В различных номинациях выиграли пять разных наддувных моторов производства VW, BMW и FIAT. Среди номинантов количество атмосферных двигателей в разы меньше тех, в которых использованы компрессоры и турбонагнетатели.
Тем не менее своего рода сенсацией стало признание лучшей новинкой года моторчика Fiat 1.4 MultiAir Turbo, которым оснащаются Alfa Romeo MiTo и Giulietta. Он обошёл 4,5-литровый V8 от Ferrari 458 Italia и ещё один компактный турбоагрегат немецкого автогиганта Volkswagen: объёмом 1,2 TSI. Как ни странно, этот малообъёмный двигатель (мощность варьируется от 86 до 105 л.с.) без труда приводит в движение немаленький Škoda Octavia и Yeti, а также Volkswagen Golf.
А самым компактным двигателем-номинантом с наддувом стал 1,0-литровый 85-сильный агрегат производства Mitsubishi, устанавливаемый на Smart Fortwo.
Пожалуй, именно тандем «небольшой мотор + турбонаддув» можно считать самым перспективным направлением в развитии европейского автомобилестроения. В малых по объёму камерах сгорания трудно расходовать много топлива, но в то же время турбонаддув обеспечивает прирост в мощности и крутящем моменте, достаточный для динамичного передвижения седанов малого среднего класса, небольших кроссоверов и даже компактвэнов. Кроме того, снижение расхода топлива отзывается и уменьшением выбросов в атмосферу, что особо радует европейцев, которым приходится платить повышенные сборы за недружественные к окружающей среде автомобили.

Александр Коробченко тут

Новинка Пекинского автосалона 2010 года — концепт Ford Start. Автомобиль получил экономичный однолитровый трёхцилиндровый двигатель EcoBoost с уровнем выбросов менее 100 г/км. Характеристики этого двигателя сопоставимы с безнаддувными 1,6 литровыми «четвёрками». Агрегат работает в паре с шестиступенчатой механической коробкой передач. Фото: Ford Motor Company

Это сообщение отредактировал homoludens - 28.08.2010 - 12:21

http://www.drive.ru/technic/2007/06/05/321982.html Здесь видел нечто наподобе, но всё равно интересно.

Это сообщение отредактировал Kott68 - 28.08.2010 - 12:46

Это чисто европейский подход...Американцы на сколько я знаю пошли по другому пути: да, нефть и бензин подорожали, но мы будем развивать альтернативные виды топлива в частности биодизель. И большие движки у них все равно в почете

Интересно. Всегда хотелось про турбину поподробнее узнать.
Здесь еще можно было бы про суперчарджер приписать...

плюсану по любому. чем больше мотор и больше нагнетателей- тем больше ахуеете когда всё рассыпется...

Очень интересно, спасибо. Хотя вот американцы, мне кажется, будут делать мощные моторы до тех пор, пока всю нефть не высосут, нравится им эта необузданная мощь, мускул-кары там и джипы различные, вроде Escalade, никогда не потеряют у них популярности. Вобщем, можно их понять. За это и ценят американский автопром-только в их машинах осталось что-то необъяснимо притягательное, какой-то резвый характер, заставляющий полюбить машину всецело. Чего только новый Camaro стоит.

у нас нефте поболе буде.. только в продажу одно гавно блиать малолитражнае..
хачу холден манаро и ниибёт.. нехуй подписывать киотский договор в том числе.

с нашим бензином турбинку на субарике форике пришлось менять сразу после 100тк и это еще крупно повезло. Отказать такой "экономичности"!

Очень интересно. Спасибо за пост.

у меня вазовская 10-ка с наддувом,проехал 25т.км.Прёт труба.Имею ещё Е60 530д (231лс 6.8с до 100),так 10-ка прилично быстрее.Лошадей поболее 200 есть,так что турба класс.

от 122 и менее есть варианты...и не 2 турбины ,в случае 140/170 а компрессор+турбина..один приводной,второй инерционный аппарат...в целом зачтено

Эхх, тема прям вдохновила, аж посмотрел что легче установить и меньше движок напрягает ... а главное что для него чип не нужен.. 1600 евро ... Как бы дороговато.
Жаль... ну чтож ... если кто знает хорошие варианты турбин подешевле, посоветуйте ... машина - 99 года BMW е36 318iS купе, движка M44, 1895 cc, 142 bhp
p.s. Имеет ли значение, что коробка автомат? А во вторых, Cold Air Intake обязательно ставить ? И какую лучше выхлопную систему под неё?

Это сообщение отредактировал Reiner - 29.08.2010 - 03:33

нет, не имеет!

а Вы, простите, в тексте только картинки рассматривали?
Турбина и двигатель связаны между собой тремя вещами - 1. воздух, 2. антифриз, 3. масло. Бензин может повлиять на турбину только в том случае, когда он, из-за неисправности двигателя, неполностью сгорает и выплевывается коллектор. Убивает турбину незнание как с ней обращаться (как пример - закоксованость), несоблюдение требований по качеству масла, несвоевременная замена масла. Ну и убитый движок. А то сначала ездют как Бог на душу положит, не следя за автомобилем, а потом им турбины виноваты.

Не всё так просто.На стандартное железо атмосферника можно подавать незначительное давление наддува,порядка 0.3-0.5 бара и то при условии бензина с высоким октановым числом.В других случаях движок надо разжимать,те уменьшать степень сжатия,увеличивая камеру сгорания.
Плюс к этому установка интеркулера, ну и чиповать всё равно прийдётся,вряд
ли штатная программа сможет корректно управлять движком.Форсунки,топливный

Добавлено1 в 08:28
Форсунки,топливный насос,выхлопная система,ДМРВ всё это должно соответствовать новым условиям подачи воздуха и топлива.

318-й, по-моему, достаточно крепкий движок. Но я больше знаю про Фолкс-Ауди 1.8-2 литровые блоки. Без программы (чипа) вообще ничего не получится (ну, в смысле, чего-то толкового) . В остальном небольшую турбинку, свечи и форсунки необходимы стопроцентно. Без интеркулера тоже не получится ничего реального. Самый дешёвый вариант-найти подходящий кит, но это не значит, что будет дешёво. Просто дешевле, чем поотдельности собирать. Не бери левые "универсальные" киты. А вообще, на атмосферный движок легче всего не турбо ставить, а компрессор. Опять таки, не значит дешёво, а проще и ненамного менее еффективно.

А цена в 1800 евро-я бы сказал, даже подозрительно дёшево. Дороже, чем гавняные "универсальные" киты, но слишком дёшево для нормального качественного продукта.

М44 и так "заряженный" с завода мотор. Чтоб в него дунуть придётся и по механике дофига менять. Про турбокиты (шатуны\поршня\турбины\полуоси) можно погуглить, такого добра счаз навалом. Вот только необоснованно оно получиться. К примеру турбокит 0,8 бар (примерно +80-100 лошадей) будет стоить 40тыр. + переборка движка под него + настройка + всё остальное. Вобщем этим стоит заниматься если денег лишних много. Можно компрессор поставить, если недорогой и без глобальной настройки мотора, снять с него +30-40 кобыл и успокоиться. Е36 конечно классика, тем более ИсКа, сам на Е30 езжу и много раз чесал репу и мотор "свапнуть" на помощнее и в имеющийся дунуть - красота старых БМВ именно в их "оригинальности", не надо мучать старушек их и так мало. Как говорил мой знакомый, закапывающий денег много в подобный "тюненх", в итоге выясняется что "дешевле купить другую машину помощней".

Конечно проще и главное дешевле тачку помощнее просто купить =-) Т.к. чип, турбо-кит, установка и настройка еще полбеды, когда все поставил выяснится что теперь предстоит поменять привода, коробку и тормозную систему. Конечно все еще зависит от того плюс сколько кобыл хотим получить.

а 36 или 46ой? кузов в смысле.или купешка с универсалом до 2000 шла?
кстати 140 не так мало,можно отжечь
10 лет назад такая была,но 94 года ИСка,вполне себе ехала

moldhaker

сбросил пацтол, вот жешь чертяка