Турбо двигатель плюсы и минусы фольксваген

Обновлено: 07.07.2024

Теория турбонаддува

С самого начала эпохи автомобилестроения производители бились над задачей увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Мощность силового агрегата напрямую зависит от его рабочего объема и количества топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Таким образом, получается, что форсировать мотор можно либо, увеличив его объем (при этом нужно решить задачу, как поместить увеличившийся агрегат в автомобиле), либо, каким-то образом загнать в цилиндры большее количество воздуха и увеличить подачу топлива.

Первый способ влечет за собой значительный перерасход горючего, к тому же увеличиваются размеры и масса двигателя, что не всегда допустимо. Для решения задачи вторым способом применяются системы принудительного нагнетания воздуха в цилиндры.

Виды турбонаддува

Существует три способа увеличения подачи воздуха:

резонансный (в данном случае используется кинетическая энергия воздуха во впускном коллекторе, нагнетатель не нужен);
механический (воздух нагнетается при помощи компрессора, приводимого в действие от двигателя);
газотурбинный (для работы нагнетателя используется энергия отработавших газов).

Поскольку в первом случае нагнетатель не применяется, а повышенное давление воздуха создается за счет четко выверенной формы и длины впускного коллектора, резонансный наддув в рамках данной статьи рассматриваться не будет. Гораздо интереснее два других варианта турбонаддува.

Механический наддув

Использование компрессора – это один из способов увеличить подачу воздуха в цилиндры двигателя. Принцип его работы заключается в следующем: компрессор приводится в действие от шкива коленчатого вала, и начинает нагнетать воздух с первых секунд работы мотора.

Плюсы такой системы в том, что нагнетание воздуха происходит на любых режимах работы силового агрегата, в том числе при минимальных оборотах, а давление увеличивается с ростом оборотов коленвала. Кроме того, в случае использования компрессора отсутствует такое явление, как турбояма.

Разумеется, данное устройство наддува имеет и свои минусы. Самым главным недостатком является то, что на обеспечение работы нагнетателя расходуется часть мощности двигателя автомобиля, а значит, снижается его КПД. Помимо этого, механический наддув требует больше места для монтажа, нуждается в специальном приводе (для этого используется зубчатый ремень) и является источником повышенного шума.

Газотурбинный наддув

Устройство турбонаддува

Чаще всего моторы современных автомобилей оснащаются газотурбинными нагнетателями. Их устройство сходно с механическими компрессорами, различается лишь принцип действия – вместо зубчатого ремня работают выхлопные газы.

Основными составными частями являются:

корпус;
две крыльчатки;
вал, на котором располагаются крыльчатки;
две улитки, в которых вращаются крыльчатки;
три подшипника скольжения (один упорный и два опорных);
перепускной клапан (необходим для стравливания избыточного давления).

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы турбонаддува довольно прост. На одном валу расположены крыльчатка-нагнетатель и крыльчатка-турбина, каждая из которых вращается в своей улитке. Отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через одну из улиток и вращают крыльчатку-турбину. Вращение посредством общего вала передается второй крыльчатке, которая повышает давление атмосферного воздуха, проходящего через вторую улитку.

Турбонаддув — плюсы и минусы

Плюсы

Основные плюсы турбонаддува – повышение КПД и экономичности двигателя автомобиля. Причина этого в том, что система приводится в действие за счет энергии отработавших газов, не отнимая мощность у мотора. Необходимо различать удельную и общую экономичность двигателя автомобиля.

Минусы

У турбонаддува есть и свои минусы. Во-первых, такое устройство требует аккуратного обращения. Дело в том, что масло к подшипникам компрессора подается под давлением, пока работает двигатель автомобиля. После поездки, когда мотор горячий, стоит только выключить зажигание, и масло подаваться перестанет. Если двигатель работал в тяжелых режимах, то вполне вероятен перегрев компрессора и выход его из строя. Чтобы избежать поломки, необходимо дать мотору поработать некоторое время на холостых оборотах, и только потом заглушить. Некоторые автомобили оснащаются турботаймером, который берет эту заботу на себя.

Другие значительные минусы – это ограниченный диапазон эффективной работы турбокомпрессора и турбояма (замедленный отклик турбины на нажатие педали газа). Система турборнаддува эффективно работает в довольно узком диапазоне частоты вращения коленвала, который зависит от размеров турбины. Для решения данной проблемы производители часто применяют двойной турбонаддув, т.е. устанавливают две турбины с крыльчатками разного диаметра, каждая из которых эффективно работает в разных диапазонах, либо две одинаковых турбины (Би-турбо и Твин-турбо).

В первом случае система турбонаддува расширяет диапазон эффективности. Принцип действия заключается в том, что там, где первая турбина теряет эффективность, подхватывает вторая. Во втором достигается максимальная производительность системы. Устанавливается двойной турбонаддув как на рядные, так и на V-образные моторы. Для уменьшения эффекта турбоямы производители стараются максимально снизить вес валов и крыльчаток, чтобы уменьшить инерцию.
" alt="">

Вопрос о выборе автомобиля с турбированным или обычным атмосферным двигателем в какой-то момент остро встает перед автолюбителем, задумывающимся о приобретении нового транспортного средства. У обоих вариантов есть свои сильные и слабые стороны, которые следует учитывать. Мотор с турбиной обычно ассоциируется с мощью. Тогда как атмосферники ставят на бюджетные малолитражки. Но сегодня прослеживается тенденция, когда все больше авто даже в средней ценовой категории оснащены турбированными бензиновыми агрегатами.

Постараемся разобраться на нашем сайте Vodi.su с данной проблемой: какой же двигатель лучше — атмосферный или турбированный. Хотя, единственно правильного ответа не существует. Каждый выбирает для себя, исходя из своих потребностей, финансовых возможностей и желаний.

Атмосферные двигатели: их преимущества и недостатки

Атмосферными их называют по той причине, что воздух, необходимый для топливно-воздушной смеси засасывается в двигатель через воздухозаборник напрямую из атмосферы. Он проходит через воздушный фильтр, а затем во впускном коллекторе смешивается с бензином и распределяется по камерам сгорания. Данная конструкция отличается простотой и является примером классического ДВС.

Каковы же сильные стороны атмосферного силового агрегата:

более простая конструкция обозначает и более низкую стоимость;
такие агрегаты не слишком требовательны к качеству горюче смазочных материалов, особенно если ездите на отечественных авто;
пробег до капитального ремонта при условии своевременного прохождения техобслуживания с заменой масла и фильтров может достигать 300-500 тысяч километров;
ремонтопригодность — восстановление атмосферного мотора обойдется дешевле, чем турбированного;
расход меньших объемов масла, проводить его замену можно через каждые 10-15 тысяч км (данную тему мы недавно рассматривали на Vodi.su);
мотор быстрее прогревается при минусовых температурах, его легче запустить в мороз.

Если же говорить про негативные моменты по сравнению с турбиной, они состоят в следующем.

Во-первых, данный тип силовых агрегатов отличается меньшей мощностью при одинаковых объемах. В данном случае приводится простой пример: при объеме 1.6 литра атмосферный вариант выжимает 120 лошадиных сил. Турбированному мотору хватит и одного литра для достижения данного значения мощности.

Второй минус напрямую вытекает из предыдущего — атмосферники весят больше, что, конечно же, отображается на динамических характеристиках транспортного средства.

Есть еще один момент: в условиях гор, где воздух более разреженный, атмосферному мотору попросту не будет хватать мощности, чтобы передвигаться по сложному ландшафту с серпантинами и узкими дорогами под высокими углами уклона. Смесь будет получаться обедненной.

Турбированные двигатели: сильные и слабые стороны

У данного варианта силовых агрегатов довольно много положительных моментов. Прежде всего, их так широко начали использовать автопроизводители по той простой причине, что за счет дожигания отработанных газов достигается высокая мощность, а в атмосферу выделяется меньше вредных выбросов. Также за счет наличия турбины данные моторы весят меньше, что позитивно влияет на целый ряд показатель: динамика разгона, возможности компактной установки и уменьшения размеров самого авто, умеренный расход топлива.

Перечислим и другие плюсы:

высокий крутящий момент;
легкость передвижения по сложным маршрутам;
более оборотистый двигатель идеален для внедорожников;
при его работе выделяется меньше шумового загрязнения.

После прочтения предыдущего раздела и перечисленных выше преимуществ может сложиться мнение, что машины с турбированными двигателями практически не имеют недостатков. Но это будет весьма ошибочное мнение.

У турбины хватает слабых сторон:

нужно чаще менять масло, при этом довольно дорогостоящую синтетику;
ресурс работы турбокомпрессора — чаще всего 120-200 тыс. км, после чего предстоит дорогостоящий ремонт с заменой картриджа или всего турбонагнетателя в сборе;
бензин тоже нужно покупать хорошего качества на проверенных АЗС и строго с тем октановым числом, которое требует производитель в мануале;
работа компрессора зависит от состояния воздушного фильтра — любая механическая частица, попадающая в турбину, может причинить серьезные проблемы.

Турбина требует к себе довольно бережного отношения. Например, сразу же глушить мотор после остановки нельзя. Нужно дать компрессору немного поработать на холостых ходах до полного остывания. В мороз же требуется более длительный прогрев на низких оборотах.

Нужно отметить и такой момент: технологии непрерывно развиваются, поэтому двигатели обоих типов становятся более надежными и производительными. Ответ на вопрос, какой мотор лучше атмосферный или с турбиной, зависит от ваших потребностей: покупаете машину для поездок на работу, или желаете приобрести внедорожник для длительных путешествий по бездорожью. При покупке же б/у машины к турбированным двигателям относятся подозрительно, так как ремонт турбокомпрессора или полная замена — лишь вопрос времени.

Каждый автолюбитель рано или поздно предстает перед выбором: машину с каким мотором, атмосферным или турбированным, ему приобрести. И у тех, и у других силовых установок есть свои достоинства и недостатки. О них – наш сегодняшний материал.

Плюсы и минусы атмосферного мотора

Прежде всего, поясним, что собой представляет двигатель, который в обиходе называется атмосферным. Это двигатель внутреннего сгорания, в котором подаваемый через карбюратор или инжектор воздух участвует в образовании топливной смеси (1 часть бензина и 14 – воздуха), которая, воспламеняясь, создает энергию, приводящую в движение рабочие части мотора. Не будем вдаваться во все подробности работы таких двигателей – это не цель данного материала. Человеку, который выбирает автомобиль с атмосферным мотором, но все же поглядывает в сторону турбированного агрегата, важно понять, какие преимущества и недостатки есть у того мотора, которым будет оснащена его машина.

Атмосферный двигатель

Несомненных плюсов у атмосферного двигателя три.

Атмосферный двигатель 1.6 MPI

Высокая ремонтопригодность. Упомянутая выше относительная простота конструкции атмосферного двигателя предполагает и его высокую ремонтопригодность. То есть, в случае выхода из строя того или иного узла двигателя его ремонт обойдется в сумму меньшую, чем ушла бы на починку мотора, оснащенного турбонаддувом.

Есть у атмосферных двигателей и свои недостатки. К ним можно отнести большую массу самого агрегата, меньшую, нежели у турбированного двигателя с аналогичным объемом, мощность, неспособность поддерживать высокую мощность при езде в гористой местности с разреженным воздухом. Наконец, автомобиль с атмосферным двигателем проигрывает турбированному в динамике.

Плюсы и минусы турбированного мотора

Первый турбированный двигатель был изобретен еще в 1905 году, а на легковых автомобилях моторы такого типа начали применять в середине ХХ века. Принцип его работы состоит в том, что установленная на двигатель турбина использует выхлопные газы, чтобы создавать принудительное давление воздуха, который поступает в цилиндры, где образуется топливная смесь. Под воздействием давления в цилиндры закачивается большее количество воздуха, чем у атмосферного двигателя, что влечет за собой увеличение мощности двигателя (в среднем до 10%).

Турбина двигателя

К недостаткам двигателя, оснащенного турбонаддувом, можно отнести сложности в эксплуатации. Такая силовая установка более чувствительна к качеству топлива и моторного масла (для турбированных двигателей рекомендовано к использованию специальное масло). Срок службы масла и масляного фильтра в таком двигателе сокращен, по сравнению с таковым у атмосферного, в полтора – два раза из-за того, что турбине приходится работать при более высоких температурах. Необходимо тщательно следить за состоянием масла и фильтра и менять их с рекомендованной производителем двигателя периодичностью. Также нужно следить за состоянием воздушного фильтра: если он будет забит, это ухудшит работу компрессора.

Двигатель 1.4 TSI

Еще один минус турбированного мотора – повышенный, по сравнению с атмосферным, расход топлива. Из-за того, что для приготовления смеси в цилиндрах используется больший объем воздуха, туда подается больший объем горючего. Не следует забывать, что турбина быстрее изнашивается, если сразу же при остановке автомобиля отключать мотор. Поэтому для продления срока эксплуатации турбины нужно давать мотору некоторое время поработать на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина, и только затем выключать ее.

Словом, у обоих типов двигателей есть свои положительные и отрицательные стороны. Поэтому перед покупкой автомобиля с атмосферным или турбированным мотором нужно тщательно взвесить все за и против и лишь затем делать обдуманный выбор.

Народная молва

Если покопаться в интернете, то можно найти сотни различных мнений о правильной эксплуатации машины с наддувом. Некоторые советуют отказаться от резких ускорений, другие говорят о недопустимости длительной езды на малых оборотах, третьи считают, что нельзя долго ехать с педалью газа в пол. Между тем официальные инструкции по эксплуатации турбированного автомобиля на этот счет обычно хранят молчание.

"У современных автомобилей нет никаких специальных требований к эксплуатации турбированных двигателей, — рассказывает Александр Копытов, директор по сервису дилерского центра Aston Martin автомобильной группы "Авилон". — Раньше, когда машины были не столь совершенны, рекомендовалось не глушить машину сразу после окончания поездки, чтобы турбина успевала остыть".

"Низкие обороты турбонагнетателю не страшны, — считает Дмитрий Парбуков, шеф-тренер "Ауди Центр Варшавка". — Однако, несмотря на инновационные системы охлаждения современных двигателей, не стоит эксплуатировать автомобиль длительное время "под полным газом", это сказывается на ресурсе турбонагнетателя. Резкие ускорения и торможения турбине не навредят, так как современные узлы оснащены клапаном сброса давления для ограничения подачи воздуха и предотвращения детонации, а также перепускным клапаном, позволяющими поддерживать постоянное вращение компрессорного колеса для исключения эффекта турбоямы и последующего быстрого отклика".

По мнению Константина Калиничева, cервис-менеджера "Порше Центра Ясенево" компании "Рольф", чем современнее двигатель, тем эффект турбоямы менее заметен. Для его устранения автопроизводители используют как более современную электронную начинку управления двигателем, так и более сложные узлы, например турбины с переменной производительностью. Либо же ставят несколько турбин: высокого и низкого давления.

"Сразу после запуска любых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) нежелательно давать нагрузку на мотор, пока он не прогрелся до 50-60 градусов по Цельсию. При достижении этой температуры все тепловые зазоры приходят в соответствие с заложенными параметрами, прогревается смазка и моторное масло", — добавляет Александр Копытов.

Дмитрий Парбуков утверждает, что если мотор только завелся, жать на газ для быстрого прогрева машины нежелательно. В этом случае горячий поток отработавших газов воздействует на турбинную часть вала, при этом непрогретое масло недостаточно прокачивается в системе, из-за чего возникают перегрев и повышенный износ турбонагнетателя.

Турботаймер

Не так давно владельцы турбированных автомобилей предпочитали комплектовать их так называемыми турботаймерами, которые позволяли двигателю работать на холостых оборотах несколько минут после того, как владелец уже вытащил ключ из замка зажигания и запер машину. По мнению экспертов, современным моделям это устройство больше не нужно.

Многие производители используют турбонаддув для повышения мощности двигателя машины. Этот узел работает по достаточно простому принципу: выхлопные газы вращают крыльчатку турбины, а она передаёт полученный крутящий момент на крыльчатку компрессора, оснащённую широкими лопастями.

Компрессор в системе впуска автомобиля играет роль насоса — он повышает давление воздуха, позволяя одновременно подавать в цилиндры больше топлива без риска его неполного сгорания. Несмотря на возможность значительного повышения мощности и КПД двигателя, турбированные моторы не получили очень широкого распространения.

Чтобы понять, почему, а также решить, стоит ли приобретать автомобиль, оснащённый таким агрегатом, нужно рассмотреть плюсы и минусы турбированных двигателей.

Преимущества

Сразу стоит сказать, что дальше речь пойдёт только о бензиновых двигателях. Установка турбонаддува на дизельный мотор является практически единственным способом эффективно дозировать количество топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры. Около 90% современных легковых дизелей и 70% грузовых агрегатов оснащается турбонаддувом, поэтому говорить про их плюсы и недостатки будет некорректно.

Главной положительной стороной любого турбированного двигателя по сравнению с атмосферным является повышенная мощность. Причём производитель может создавать несколько вариантов мотора с различными показателями производительности — для этого достаточно только изменить максимальное давление наддува и перенастроить систему впуска. Серийные бензиновые двигатели с турбонаддувом имеют на 10–150% большую мощность, чем их аналоги, оснащённые обычными системами впуска и выхлопа.

Кроме того, плюсы турбированных агрегатов проявляются и в более эффективной работе за счёт оптимизированного процесса сгорания бензовоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому удельный расход топлива в расчёте на одну лошадиную силу несколько снижается, хотя абсолютное значение может и вырасти за счёт повышенной мощности. Оптимизированный процесс сгорания также позволяет уменьшить уровень шума и неприятной вибрации по сравнению с атмосферными агрегатами. В особенности такие плюсы актуальны для моторов с неуравновешенной компоновкой,например, с двумя, тремя и пятью цилиндрами.

Видео, как работает турбированный двигатель:

Более эффективное сгорание топлива даёт возможность уменьшить объём токсических веществ, которые выбрасываются в воздух через выхлопную трубу. Именно поэтому многие производители начали выпуск турбированных агрегатов очень малого объёма вместо привычных атмосферных моторов. По оценкам специалистов, введение новых норм токсичности выхлопа в Европе и США на 25% увеличило количество выпускаемых турбированных моторов.

Недостатки

Установка турбонаддува на автомобиль способствует повышению его стоимости — комплект деталей для повышения мощности двигателя оценивается примерно в 1–3 тысячи долларов. Конечно, некоторые производители могут снижать цены, чтобы стимулировать продажи авто с турбированными двигателями, но общая закономерность именно такова. Стоит сказать и про стоимость ремонта турбированного агрегата — она возрастает за счёт увеличенной сложности разборки всего мотора, а также за счёт необходимости обслуживания нового узла. Средний срок службы турбины составляет 100–150 тысяч километров, после чего ей потребуется капитальный ремонт либо полная замена.

Недостатки проявляются и в необходимости частой замены масла. Межсервисные интервалы для турбированных двигателей сокращены примерно на 30–40%, что связано с большими нагрузками, приходящимися на все узлы силового агрегата. Несвоевременная замена масла приведёт к полной потере его свойств за счёт окисления. Смазывающая жидкость подвергается сильному нагреву в системе турбонаддува, что приводит к полному изменению её параметров.

Нужно вовремя менять масло в турбированных двигателях

Все, знакомые с физикой и сопротивлением материалов также знают, что при быстром изменении температурного режима работы металлические детали теряют свою прочность и быстро выходят из строя. Это правило актуально и для турбированных двигателей. Поэтому силовому агрегату стоит дать поработать на невысоких оборотах около 1–2 минут в следующих случаях:

Перед началом езды;
После окончания поездки;
После активной езды или во время сильных морозов время может увеличиваться до 3 минут.

Быть или не быть?

Большинство турбированных моторов предназначено для активной езды — их повышенная мощность позволяет улучшить разгонную динамику. Хотя современные силовые агрегаты малого объёма, оснащённые турбонаддувом, разрабатывались скорее для снижения токсичности выхлопа по сравнению с атмосферными двигателями большего объёма, но аналогичной мощности. В любом случае турбированный двигатель имеет более высокие показатели эффективности работы и позволяет лучше использовать все возможности автомобиля.

Однако при этом водителю придётся мириться с некоторыми неудобствами, связанными с необходимостью прогрева и охлаждения двигателя, а также поддержания определённого минимального уровня оборотов. Кроме того, установка турбонаддува повышает цену машины и стоимость её ремонта.

Читайте также: