Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает бо льшую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости:).
Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата – компрессора.
Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью - задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.
То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.
Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.
Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку "турбо".
В чем основное отличие турбины от компрессора?
Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.
Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство – она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина - сложное и дорогое устройство.
Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию – он независимый агрегат и этим все сказано.
Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.
Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.
Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.
Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор...
Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.
Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.
Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.
Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости – а, вероятно, таких авто владельцев большинство, – смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.
Внешне центробежные выглядят очень схоже со своими ближайшими родственниками - обычными турбинами. Действительно, между двумя системами подачи воздуха в цилиндры много общего, но тем не менее отличий у них не меньше.
Использование принудительной индукции для получения большей мощности с единицы объема двигателя может быть достигнуто несколькими различными способами. Одним из таких способов является применение нагнетателя центробежного типа, использующего механическую мощность двигателя, а не , для того чтобы загнать больше воздуха в цилиндры, сжечь больше топлива и получить больше мощности. Но как именно работает центробежный нагнетатель? Небольшой ликбез ниже.
Технические отличия центробежного нагнетателя от турбины
Центробежный нагнетатель очень похож на турбокомпрессор, если посмотреть на него со стороны такого технического элемента, как диффузор компрессора. В простонародье его называют «улиткой» за схожий внешний вид, и это не случайно.
Как в турбине, он использует крыльчатку для сжатия воздуха, поступающего извне, и принудительно направляет его в цилиндры двигателя. Главное конструктивное отличие, как вы уже догадались, заключается в отказе от использования выхлопных газов для раскручивания крыльчатки - центробежный нагнетатель вместо этого использует шкив, приводимый в движение двигателем механически. Поэтому он относится к типу приводных нагнетателей.
Зачем нужно было городить такой огород, если уже существует очень схожая конструкция, появившаяся еще на заре автомобилестроения? Конечно же, в этом есть свой важный смысл и определенные преимущества.
Плюс. Поскольку вращение компрессора центробежного типа зависит от оборотов двигателя, центробежная турбина не будет нагнетать такое же количество воздуха на низких оборотах, как и на высоких. Это хорошо при обыденной эксплуатации автомобиля, например, в городе, в пробках или при вялотекущем движении. Пиковая мощность не будет достигаться до тех пор, пока вы не раскрутите до более высоких оборотов. Значит, будет экономиться топливо.
Минус. В то же время моторы с установленными на них центробежными нагнетателями будут выдавать максимальную мощность на самых высоких оборотах, что создаст определенный дефицит энергии при начале разгона.
Таким образом, у двигателя с центробежным наддувом будет больше энергии на высоких оборотах. Это является одним из главных недостатков центробежных нагнетателей - у них достаточно узкий диапазон работы, стремящийся к максимальным оборотам двигателя.
Минус. Также центробежные отличаются более сложной конструкцией и повышенными оборотами вращения крыльчатки. В конструкции появляется такой элемент, как повышающий редуктор (это лишний вес), а скорость вращения выходного шпинделя будет катастрофически огромной, вплоть до 250.000 оборотов в минуту! От таких нагрузок страдают конструктивные элементы, надежность падает.
Минус. Еще одним минусом можно назвать забор мощности турбины от двигателя. Она ведь приводится механически, а значит, мотору приходится трудиться за двоих.
Плюс При этом жесткая сцепка дают положительный результат. Отзывчивость становится практически моментальной, «турбоямы» для этой конструкции не известны.
По этой причине такая система принудительного увеличения мощности подойдет не каждому автомобилю. Впрочем, автопроизводители повсеместно все чаще начинают использовать именно нагнетатели, предпочитая устанавливать их на свои новые модели автомобилей вместо классических турбин. Это обусловлено, в первую очередь, возможностью его тонкой настройки, скажем, при помощи бортового компьютера, который сможет включать и отключать турбину при изменениях исходных данных. Хотя практической необходимости с ПЦН в этом нет.
Небольшое видео на тему (для комфортного просмотра включите перевод субтитров)
Увеличение мощности автомобиля - тема не новая, но всегда актуальная. Чтобы решить эту проблему у автовладельца есть два варианта - установить компрессор или турбину. Оба устройства призваны увеличить продуктивность работы двигателя, но каждое имеет свою нюансы и особенности. Ниже рассмотрим, чем отличается турбина от компрессора и установка какого именно устройства будет нужна в конкретных случаях.
Для начала стоит разобраться, каким именно способом увеличивается мощность силового агрегата. Сперва банальное описание, как функционирует ДВС: работает он на воздушно-топливной смеси, которая воспламеняется и сгорает в цилиндрах, обеспечивая мотор необходимой энергией для работы. Смесь состоит из двух компонентов - воздуха и топлива (дизель или бензин).
Для эффективного сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах требуется определенное количество топлива и определенное количество воздуха. И если с подачей большего количества топлива особых проблем нет, то загнать в цилиндр больше воздуха уже не так просто.
Для решения этой задачи может использоваться турбина или компрессор, которые мы и рассматриваем в данной статье. И хотя оба этих устройства нагнетают воздух в двигатель, работают они по совершенно разным принципам.
Компрессор
Это устройство нагнетания воздуха механического типа, оно появилось раньше турбин, но до сих пор используется как производителями автомобилей, так и тюнинговыми автосервисами. Компрессор монтируется, можно сказать, «рядом с мотором» и напрямую не вмешивается в его конструкцию.
Существует три типа компрессоров: центробежный, роторный и винтовой. Основное отличие между ними заключается в способе сжатия воздуха и его подаче на впуск двигателя.
Принцип работы центробежного, роторного и винтового компрессора
Центробежный компрессор — это крыльчатка, которая вращается с большой скоростью и нагнетает воздух в корпус компрессора. Скорость вращения может достигать 50-60 тысяч оборотов в минуту. При этом воздух, который попадает в центральную часть крыльчатки, смещается к ее краю под действием центробежной силы. В результате воздух выходит из крыльчатки с высокой скоростью, но под низким давлением. Дальше, для повышения давления воздуха используется диффузор, который состоит из расположенных вокруг крыльчатки лопаток. Эти лопатки преобразуют быстрый поток воздуха с низким давлением в медленный поток воздуха, но большим давлением. Данный тип компрессора является самым распространенным и самым эффективным.
Роторный компрессор состоит из двух кулачковых валов, которые вращаются и нагнетают воздух во впускной коллектор. Роторные компрессоры, отличаются большими размерами и располагаются непосредственно над двигателем.
Винтовой компрессор состоит из двух роторов, похожих на набор червячных передач. В результате их движения воздух оказывается между лопастями, таким образом он сжимается и подается на впуск двигателя. Винтовой ротор требует высокой точности при производстве, поэтому он достаточно дорогой.
Какой бы не была конструкция компрессора, он всегда навешивается на ременную передачу коленчатого вала, а значит для сжатия воздуха он использует энергию самого двигателя.
Плюсы компрессора:
- требует минимального сервисного обслуживания;
- долгий срок службы, чаще всего хватает на весь период пользования автомобилем;
- нет вмешательства в строение двигателя;
- не требует моторного масла для смазки;
- эффективно работает на низких оборотах;
Минусы компрессора:
- мощность заметно ниже, чем у турбины;
Турбина
Принцип работы турбины
В отличие от компрессора, турбина «встраивается» в двигатель, использует его масло и функционирует от выхлопных газов, то есть происходит «вмешательство» в систему выпуска.
Принцип работы турбины следующий: газы поступают на выпуск двигателя, далее идут на горячее колесо турбины (раскручивая его), энергия вращения передаётся на холодное колесо, которое начинает быстро вращаться и нагнетать воздух на впуск двигателя.
Плюсы турбины:
- более высокая эффективность работы;
- использует энергию выхлопных газов;
Минусы турбины:
- эффективно работает на высоких оборотах;
- присутствует так называемый турболаг или задержка между нажатием на педаль газа и увеличением мощности двигателя;
- использует моторное масло для смазки, а потому двигатель требует более частой его замены;
- повышенный расход масла;
- недолгий срок эксплуатации, в лучшем случае - до 200 тыс. километров;
- высокая стоимость ремонта;
- сложности в установке;
Фактически, главный и единственный плюс турбины - это внушительное увеличение мощности двигателя, дальше идут одни минусы.
Что лучше турбина или компрессор?
На самом деле всё зависит от того, какой именно эффект нужен автовладельцу, а это всегда строго индивидуально. Можно подвести следующие итоги.
Турбина. Даёт огромный прирост мощности двигателя, вплоть до 40%. Актуально для ралли-заездов или для поклонников стритрейсинга. Правда, придётся серьёзно потратится, как на покупку самого устройства, так и на его монтаж, настройку и техобслуживание. Плюс нужно мириться с большим расходом масла, туролагом и частыми ремонтами.
Компрессор . Подходит водителям, которым не нужна такое внушительное повышение мощности двигателя. При этом автовладелец не хочет иметь проблем с обслуживанием оборудования, поскольку компрессор используется по принципу «поставил, настроил и забыл» - его срока эксплуатации хватит на весь период пользования машиной. Да и стоимость самого устройства в разы ниже.
Зачастую перед автомобилистом возникает вопрос: что лучше выбрать – турбину или компрессор? Оба устройства имеют как определенные достоинства, так и недостатки, напрямую влияющие на выбор. Например, их отличия можно заметить не только во внешнем виде, но и в принципах работы, что, собственно, и является главным критерием при выборе устройства.
Определение
Турбина – ротационный двигатель, особенность которого заключается в беспрерывной работе. Ротор преобразует кинетическую энергию пара, газа или воды в механическую. Сегодня турбины активно применяются в качестве основного элемента привода самых различных транспортов (наземных, морских и воздушных). Как бы это не казалось невероятным, но попытка создать механизм, похожий на современную турбину, была предпринята еще до нашей эры. И лишь в конце 19 века с развитием термодинамики и машиностроения стали появляться паровые турбины, отличающиеся в первую очередь высокой функциональностью.
Турбина
Компрессор может быть разным и применяться в самых различных областях промышленности. Он необходим для сжатия и подачи газов (в том числе воздуха) под давлением. Это устройство были придуманы для того, чтобы заметно повысить максимальную мощность двигателя, ведь в камеру сгорания нагнетается больше воздуха. В результате в цилиндр попадает больше топлива, что в свою очередь означает то, что конечная цель достигнута.
Компрессор Для наглядности можно привести некоторые цифры: в среднем компрессор позволяет добавить мощности примерно на 46 процентов (плюс 31 процент крутящего момента). Сейчас эти устройства активно применяются для увеличения мощности двигателя как легковых, так и грузовых автомобилей. На сегодняшний день компрессоры являются наиболее оптимальным и экономичным вариантом для тех, кто хочет увеличить мощность двигателя, прибавить ему определенное количество лошадиных сил.
Сравнение
Когда речь заходит о выборе компрессора или турбины, человек в первую очередь смотрит на основные признаки отличия, которые имеются у данных устройств:
- Одним из главных преимуществ компрессора является обеспечение бесперебойного сгорания примеси. Это напрямую влияет на правильную работу двигателя в целом, помогает избежать различных неприятностей, связанных с поломкой.
- В свою очередь определенные преимущества имеет и турбина: она не влияет на потерю лошадиных сил, в то время как компрессор этим похвастать не может. Правда, стоит заметить, что речь идет общей выходной мощности двигателя (потеря при компрессии составляет до 20 процентов).
- Установка и настройка турбины – довольно сложный процесс, требующий значительных временных и денежных затрат. Кроме того, необходимо несколько видоизменить силовой агрегат. Для сравнения, чтобы использовать компрессор, необходимо фактически только одно – правильный подбор примеси. Установка осуществляется очень легко.
- Если говорить о турбине в автомобиле, то без помощи специалиста установить ее не получится. Для компрессора не нужно специальное оборудование и знания. Это значительно упрощает процесс.
- Турбина в автомобиле имеет существенный недостаток - она требует частый подвод масла под давлением, что увеличивает расходы на содержание транспорта. Если не проводить данную манипуляцию с определенной регулярностью, то автомобиль быстро ломается, создавая дополнительные проблемы. Компрессор в этом не нуждается.
- Турбина требует особого ухода. Чтобы она работала надлежащим образом, автовладельцу придется раз в месяц посещать мастерскую, если он не имеет необходимого опыта.
- Турбине необходима полноценная привязка к двигателю автомобиля. Если транспорт выдает небольшое количество оборотов, то от турбины практически нет толка. Лишь выжимая максимальные обороты, можно добиться хорошей мощи. Безусловно, автовладелец сейчас может купить устройство, которое работает вне зависимости от скорости автомобиля, но такая турбина стоит приличную сумму.
- Работа компрессора не зависит от оборотов машины, он выдает фиксированную мощь при любой скорости.
- Компрессор является независимым устройством в автомобиле, за счет чего упрощается процесс обслуживания и ремонта. Даже не имея большого опыта, практически каждый автовладелец может самостоятельно почить агрегат.
- Турбина может набирать более высокие обороты, чем компрессор. Но и нагревается она на существенно быстрее, что ставит под удар двигатель. От такой работы он быстро изнашивается.
- Компрессор приводится в действие сразу же после запуска двигателя. Это безусловное преимущество над турбиной, которая без движения транспорта работать не будет. Но вместе с этим, компрессор приводит в действие и весь двигатель. Турбина, напротив, освобождает «сердце» автомобиля от дополнительной нагрузки.
- Компрессоры расходуют больше топлива, чем турбина. И КПД у них намного меньше. То есть турбина в автомобиле работает на полную мощь, не растрачивая бензин.
- Компрессор приводится в действие ремнем, так как он является механическим нагнетателем. Турбина раскручивается выхлопными газами автомобиля, которые крутят две крыльчатки, соединенные между собой валом.
- Если решитесь на покупку компрессора для автомобиля, то знайте, что на рынке его огромный выбор. Турбина же не имеет такого достоинства.
- Наконец, турбина стоит на значительно дороже компрессора. Этот фактор и обуславливает высокую популярность устройства на российском рынке.
Выводы сайт
- Компрессор обеспечивает правильную работу двигателя (бесперебойное сгорание примеси).
- Турбина не влияет на потерю лошадиных сил (общая выходная мощность силового агрегата).
- В степени сложности установки и настройки устройства. В этом плане преимущество у компрессора.
- Турбина требует подвод масла, что влияет на всю работу автомобиля.
- За турбиной придется постоянно ухаживать и проводить диагностику.
- Турбина устанавливается напрямую в двигатель, а компрессор является самостоятельным устройством.
- Компрессор имеет фиксированную мощность, а работа турбины зависит от оборотов автомобиля.
- Турбина способна разогнать автомобиль на большую скорость, чем компрессор.
- Компрессор расходует больше топлива с меньшим КПД, чем у турбины.
- Компрессор можно подобрать под любую модель автомобиля, а у турбины небольшой выбор.
- Стоимость самой турбины и ее установки выше цены компрессора.
С установленными турбонаддувом или турбокомпрессором называют в просторечье "турбодвигателями ", "турбированными моторами " и подобными названиями, где, главным образом, фигурирует часть "турбо". Турбрированный двигатель производит гораздо больше мощности в общем зачёте при том же режиме работы, чем аналогичный двигатель без турбонаддува или компрессора.
Типичный дополнительный (к стандартному атмосферному давлению) импульс давления, подаваемый турбокомпрессором или нагнетателем в цилиндры, составляет примерно от 0,4 до 0,55 бар (или почти столько же атмосфер). При нормальном атмосферном давлении в 1 атмосфер Вы можете видеть, что двигатель таким образом получает дополнительно приблизительно на 50 процентов больше воздуха. Таким образом, можно было бы ожидать получить 50-процентное увеличение мощности двигателя, не правда ли? Но подаваемый под давлением воздух, к сожалению, не настолько эффективен, хотя, впрочем, получить 30-процентный прирост мощности - это нормально для современных автомобилей. Давайте теперь перейдём к главному вопросу: чем отличается турбонаддув от турбокомпрессора?
Ключевое различие между турбокомпрессором и турбонагнетателем заключается в системе питания каждого из них. Согласитесь, ведь что-то должно сжимать и затем поставлять сжатый воздух в двигатель, для чего требуется дополнительная энергия! В обоих случаях питанием служит крутящееся движение с вентилятором, который и нагнетает воздух в двигатель. В случае с турбокомпрессором кручение передаётся через ременной привод, который подключается непосредственно к двигателю. Он получает вращение также как, к примеру, генератор . Турбонаддув, с другой стороны, получает питание от потока выхлопных газов: выхлопы проходят через турбину, вращая её, оказывая давление на лопасти, а турбина, в свою очередь, вращает компрессор. Вот чем отличается турбокомпрессор от турбонагнетателя!
Слева: турбокомпрессор, справа: турбонаддув
Есть свои недостатки, преимущества и компромиссы в обеих системах. В теории турбонаддув является более эффективным, так как он приводится в движение с помощью "впустую" расходующейся энергии потока выхлопных газов в качестве своего источника питания. С другой стороны, турбонагнетатель вызывает некоторое количество обратного давления в выхлопной системе и стремится обеспечить гораздо меньший импульс, пока двигатель работает на низких оборотах. С третьей стороны, турбонагнетатели значительно проще в установке, но, как правило, автомобили с турбонагнетателями стоят дороже.
Загрузка...
