» » Атмосферный или турбированный двигатель, какой лучше?

Атмосферный или турбированный двигатель, какой лучше?

Атмосферный или турбированный двигатель, какой лучше? - фото

Давайте разберёмся, чем отличается атмосферный двигатель от турбированного, каковы преимущества так называемых "атмосферников" и недостатки столь популярных ныне турбомоторов и выясним, что лучше: турбированный или атмосферный двигатель?

Основные достоинства атмосферного двигателя заключаются в его прочности, долговечности, неприхотливости (в отличие от турбомоторов) в отношении качества бензина и масла, в простоте обслуживания при необходимости ремонта, сервис же более дорогого и сложного по конструкции турбированного движка влетит, так сказать, в копеечку его владельцу.

Можно условно разделить весь диапазон оборотов на три типа: низкие, средние и высокие. Атмосферный двигатель с удовольствием работает на низких оборотах.

Предположим, мы сидим за рулём авто с атмосферным двигателем. Начинаем разгон, обороты растут, мотор отзывается сразу, без промедлений. Постепенно подбираемся к более высоким оборотам и начинаем чувствовать некоторую «лень» в моторе, поскольку мощности пока не хватает, затем быстро раскручиваем до высоких оборотов. Выходим на скорость более сотни километров в час и тахометр уже начинает показывать 5000. «Атмосферник» выдаёт максимальную мощность гораздо позже турбомотора, зато имеет отличный отклик. Набирая разгон и сохраняя высокие обороты, на атмосфернике приличного авто доходим до 7 тыс. и более оборотов.

Атмосферные моторы хороши тем, что для них обороты — синоним мощности, в турбомоторах же дела обстоят иначе: сначала самой турбине для разгона необходима мощность. А теперь пересаживаемся на авто с турбомотором и потихоньку едем при оборотах намного меньше двух тысяч, надавливаем на газ и... Ничего не происходит! Это явление называют «турбоямой». Несколько секунд потребуется коленвалу, чтобы раскрутиться до 2 тыс. оборотов, это означает, что теперь турбонаддув развил достаточное давление. Откровенно говоря, подчас и на 2,5 тысячах оборотов, если поддать ещё газу, отклик, как и при двух тысячах, получаем не вполне моментальный. Всегда есть, пускай и небольшая, но ощутимая задержка. А на более высоких оборотах этот момент пропадает: задержки практически не чувствуется, поскольку давления турбины в этом случае достаточно, и отклик у мотора — мгновенный. Однако, на самых высоких оборотах турбина быстро «выдыхается»; иными словами, турбодвижок достаточно ленивый агрегат, особенно на низких и высоких оборотах, зато при средних он выдаёт полную мощность, в этом заключается важное отличие атмосферного двигателя от турбированного.

Различия в принципах работы двигателя с турбонаддувом и «атмосферника»

Итак, чем отличается атмосферный двигатель от турбированного? Чтобы сжигать топливо мотору прежде всего необходим кислород, который атмосферник просто берёт из воздуха: поршень идёт вниз, создавая разряжение в цилиндре, куда и устремляется воздух. Соответственно, выдаваемая мощность атмосферных движков ограничивается объёмом (и размерами) цилиндра, если мы хотим добиться большей мощности, придётся увеличивать объём цилиндра, но того же можно добиться, нагнетая в цилиндр воздух под давлением — именно в этом и состоит принцип турбонаддува: за счет выхлопной системы. Выхлопные газы покидают мотор под определённым давлением, по принципу «ветряной вертушки» выхлопные газы, выходя, раскручивают лопатки колеса турбины, а на другом конце оси стоит компрессор, сжимающий воздух и сконструированный таким образом, чтобы под высоким давлением нагнетать воздух в цилиндр. Таким образом, при том же объёме цилиндра, в него попадает больше воздуха и кислорода, сжигается больше топлива и выдаётся больше мощности. Для двигателей чем больше кислорода, тем больше мощности. Теоретически можно предположить, что увеличивая давление вдвое, мы при том же объёме цилиндра — получим вдвое больше мощности, нежели от атмосферного мотора. Однако, на практике всё немного сложнее, поскольку у турбомоторов есть свои особенности: например, может начаться преждевременная детонация (то есть неконтролируемое сжигание), тогда придётся снижать компрессию — и это немного снизить мощность.

Есть ещё один момент: если быстро накачивать воздух в насос, выход насоса быстро нагреется; а мы знаем, что нагретый воздух — уже не такой плотный и содержит меньше кислорода, поэтому прямой пересчёт увеличения давления/мощности в этом случае не работает. Это была первая проблема турбонаддува, но есть и вторая, не менее серьёзная.

Мы задаёмся вопросом: какой размер турбины выбрать для достижения максимальной мощности? На первый взгляд кажется, чтобы развить большую мощность, загнав в мотор побольше воздуха, нам следует сделать турбину размером побольше. А турбина должна вращаться очень быстро, со скоростью почти 300 тысяч оборотов в минуту, и проблема здесь заключается в том, что чем больше турбина, тем дольше она будет раскручиваться, если давление выхлопных газов не очень велико; и чтобы турбина поистине круто раскрутилась, нужно для начала раскрутить двигатель до определённых оборотов.

Что же делать в этом случае? Можно взять турбину поменьше, которая будет отзывчиво и быстро раскручиваться, нагнетая воздух уже на малых оборотах двигателя. Проблема в том, что воздуха будет недостаточно для высокой мощности.

Получается, что конструктор должен искать компромисс между маленькой и большой турбинами, но у современных приводов есть ещё варианты решения этой проблемы: можно поставить несколько маленьких турбин вместо одной большой. А ещё изобретены турбины с изменяемой геометрией лопаток, то есть в зависимости от оборотов двигателя можно фактически развернуть или сложить лопатки колеса, изменяя тем самым скорость вращения оси. Есть, правда, старая, но по сей день актуальная, пословица: «турбина жмёт, турбина — жрёт». Например, если мы вдавим педаль газа в пол на небольшом турбомоторе, то получите проблему перегрева, и мотор в этом случае поступит следующим образом: он скажет «раз я перегреваюсь, тогда буду впускать топлива, которое будет меня охлаждать». А чем больше объём впрыска топлива, тем выше расход.

И, наконец, последняя проблема турбированного мотора — это шум, впрочем, не настолько уж он и громче. С одной стороны, турбина нагнетает воздух в коллектор, вращаясь с очень высокой частотой (до 300 тысяч оборотов), но, с другой стороны, она по сути, встроена в выхлопной тракт, как беруши: газы упираются в турбину, и это, разумеется, снижает уровень шума; в случае четырёхцилиндрового дизеля это, конечно, совсем не плохо и, можно даже сказать, оптимально. А если у нас крутой 6-8-цилиндровый мотор, то уровень шума уже изрядно ощутимый. Тут автоконструктор создаёт своего рода музыкальный инструмент, и правильный звук — половина успеха.

Оказавшись перед выбором «атмосферный двигатель или турбированный?», вам стоит подумать над тем, чего именно вы хотите от этого мотора: бешеных скоростей и адреналина (и в этом случае турбомотор — то, что «доктор прописал») или же спокойной надежности, долговременной и экономичной эксплуатации (тогда лучший выбор — «атмосферник»).

Сайт использует cookie-файлы. Это безопасно и используется для вашегоу добства.

OKПодробнее