Чем отличается турбированный двигатель от атмосферника

Содержание

Атмосферный двигатель: что это такое

Атмосферный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания классического образца, в котором воздух, поступает через систему впуска и принимает участие в процессе создания топливной смеси в каждом цилиндре. В результате, созданная топливная смесь воспламеняется, создает энергию и приводит в движение рабочие элементы мотора.

Атмосферный или турбированный двигатель — какой лучше?

Статья об атмосферных и турбированных моторах — их основные характеристики, особенности работы, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео об обоих типах двигателей. Статья об атмосферных и турбированных моторах — их основные характеристики, особенности работы, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео об обоих типах двигателей.

Атмосферный или турбированный двигатель — какой лучше?

За последнее десятилетие автопроизводители всё более активно переводят свои машины на турбированные бензиновые моторы. На первый взгляд, преимущества турбодвигателей над более традиционными атмосферными моторами внутреннего сгорания очевидны. Прежде всего, производители указывают на экономию топлива и более высокую степень экологичности. Но действительно ли всё так однозначно?

Для того, чтобы определиться, какой тип двигателя для вас предпочтительней, давайте разберёмся в достоинствах и недостатках обоих типов.

Что такое турбированный двигатель и чем он отличается от атмосферного

Мощность двигателя — одна из основных его характеристик. Чем выше данный показатель, тем бодрее машина будет реагировать на нажатие педали газа. Соотношение количества лошадиных сил и рабочего объема варьируется в зависимости от конструкции ДВС и наличия в нем турбины. В данной статье мы рассмотрим турбированные двигатели и расскажем о том, что это такое и чем они отличаются от классических атмосферных движков.

Турбированные моторы & атмосферные

Классические бензиновые и дизельные силовые агрегаты в последние несколько лет стали сдавать позиции лидеров в автомобилестроении. На смену им и в дополнение приходят турбированные и атмосферные двигатели, которые всего пару десятилетий назад можно было встретить только на гоночных болидах.

Сегодня очень часто при выборе современных моделей транспортных средств, автолюбители не знают, на каком силовом агрегате лучше всего остановиться — купить автомобиль с «атмосферником» или турбиной? У каждого из этих механизмов есть свои специфические особенности, а также плюсы и минусы в эксплуатации.

Разновидности атмосферных двигателей

Атмосферные моторы делятся на три основные группы двигателей:

  • бензиновые – обрели наибольшую популярность в автомобилестроении;
  • газовые – они не обрели широкого распространения в промышленных масштабах, используются как дополнительный элемент в тандеме с бензиновым мотором;
  • дизельные – они не имеют серьезных недостатков, но уступают в популярности бензиновым моторам, в легковом автомобилестроении.

Атмосферные моторы можно классифицировать на виды по способу подачи топлива. По этому параметру ДВС делится на два типа: инжекторные и карбюраторные.

Что значит турбированный двигатель

По своему внутреннему устройству турбированный двигатель практически ничем не отличается от классического атмосферного мотора. А свое название он получил из-за специальной системы турбонадува, которая обеспечивает нагнетания давления в цилиндрах. В ее состав входит турбокомпрессор, охладитель или, как его еще называют интеркулер, а также сама турбина. Данная незамысловатая система использует энергию отработанных газов для нагнетания сжатого воздуха в камеру сгорания. Для этого приемный патрубок турбины соединен с выпускным коллектором, откуда и поступают газы, раскручивающие турбину и компрессор, который, находится на одном валу с турбиной и нагнетает давление в цилиндрах.

принцип работы турбированного двигателя

Принцип работы турбированного двигателя.

Таким образом в камеру сгорания попадает больший объем воздушной смеси, давая возможность топливу сгорать в полном объеме и выделять при этом больше энергии. Для того, чтобы сделать этот процесс еще более эффективным, турбина оснащается интеркулером, который охлаждает атмосферный воздух, тем самым уменьшая занимаемый им объем и позволяя закачать в двигатель еще больше кислорода за один такт.

Стоит отметить, что турбированный двигатели бывают как бензиновыми, так и дизельными. Турбины в бензиновых ДВС испытывают значительно более высокие нагрузки, чем турбины на дизеле. Поскольку температура отработанных газов в бензиновом агрегате составляет почти 1000 градусов, соответственно, воздействие на стенки турбины больше. Несмотря на то, что корпус турбины изготовливается из высокопрочных сплавов, ресурс работы изделия весьма ограничен. Чтобы хоть как-то продлить его, инженеры применяют для турбины бензинового ДВС ряд конструктивных особенностей, например, измененный угол входа отработанных газов, что снижает уровень разрушающего воздействия на ее стенки.

Основные отличия турбированного двигателя от атмосферного

Если атмосферный двигатель подразумевает впуск воздуха посредством разряжения, созданным поршнем, то с турбированным мотором все иначе. Для максимально эффективного сгорания топлива необходимо большое количество воздуха, чего невозможно добиться от атмосферника, поэтому нужно было воздух, в большом объеме, «затолкать».

В атмосферном силовом агрегате крутящий момент и мощность во многом зависит от объема цилиндров, что и стало основным отличием от турбомоторов.

Определяемся с терминами

Для начала давайте определимся, что же означают словосочетания «атмосферный двигатель» или «турбированный двигатель»?

Атмосферный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный), воздух в который, необходимый для приготовления топливовоздушной смеси (ТВС), поступает непосредственно извне при обычном атмосферном давлении без предварительного сжатия.

Турбированный двигатель – это ДВС (бензиновый или дизельный), где воздух, необходимый для ТВС, прежде, чем попасть в цилиндр, сжимается до нескольких атмосфер. Сжатие происходит с помощью специально предназначенного для этого компрессора.

Теперь немного о том, чем эти моторы отличаются друг от друга.

Устройство и принцип работы турбированного двигателя

Турбированный силовой агрегат считается одним из самых старых среди двигателей внутреннего сгорания, так как был придуман почти столетие назад. Принцип его работы заключается в том, в цилиндры подается увеличенное количество воздуха, для этого используется нагнетающее устройство – турбокомпрессор («турбина»). Это создает лучшие условия для сгорания топлива и, соответственно, увеличивает мощность двигателя.

По принципу работы турбированный двигатель не отличается от обычного атмосферного двигателя. А нагнетание дополнительного воздуха позволяет эффективнее использовать полный объем поступающей горючей смеси, что положительно сказывается на динамических характеристиках автомобиля.

Турбокомпрессор использует для работы энергию выхлопных газов. Он подсоединяется к выхлопной системе, в результате чего часть отработанных газов поступает на лопасти турбины и вращает крыльчатку компрессора.

Для охлаждения силового агрегата с турбокомпрессором используют интеркуллер. Это обычный радиатор, но вместо охлаждающей жидкости в нем циркулирует воздух.

Атмосферный двигатель или турбированный – главные различия

Пример атмосферного двигателя БМВ

Пример атмосферного двигателя БМВ

Если говорить грубо, то наличие турбины (компрессора, нагнетателя) является единственным, чем отличается атмосферный двигатель от турбированного. Но производители сегодня инвестируют именно в турбоагрегаты, так что их количество на рынке постоянно растет, а технологии активно меняются.

Принципиальная разница между этими моторами заключается в том, что у атмосферного агрегата воздух подается под естественным давлением через впускной клапан. В турбомоторе воздух подается принудительно компрессором под большим давлением.

Пример турбированного двигателя

Пример турбированного двигателя

Это порождает следующие отличия атмосферного двигателя от турбированного:

  • на нижнем диапазоне оборотов большинство моторов работают примерно в одинаковом режиме;
  • на более высоких оборотах включается турбина, силовая установка получает значительный прилив мощности;
  • в рабочем диапазоне оборотов турбомотор потребляет меньше топлива, так как работает более эффективно;
  • разгон современного агрегата с нагнетателем гораздо более динамичный, а максимальная скорость часто выше;
  • эластичность работы мотора с компрессором лучше, так как функциями турбины управляет умный компьютер.

Если раньше турбокомпрессор мог работать в дух режимах (дуть или не дуть), то сегодня техника стала гораздо умнее. Нагнетание давления воздуха не чувствуется в виде резких толчков или рывков, мотор просто получает отличный задор и динамику.

В этом и заключается разница между атмосферным и турбированным двигателем – турбоагрегат лучше подстраивается под пожелания водителя и может работать эффективнее.

Основные характеристики обоих типов

Основные характеристики обоих типов моторов

Атмосферный двигатель – это классический ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Воздух, поступающий через фильтры в систему, смешивается с топливом (бензином, соляркой). Получившаяся смесь воспламеняется в камере сгорания и сообщает движение поршням. Работа двигателя происходит при нормальном атмосферном давлении.

Основное отличие турбированного двигателя от атмосферного – в том, что внутри него установлена давшая название этому типу турбина. Она отвечает за принудительное нагнетание воздуха в цилиндры. В результате воздух в камере сгорания находится под повышенным давлением, что обеспечивает более качественное сгорание воздушно-топливной смеси и, соответственно, более высокую мощность агрегата.

Достоинства турбодвигателя

Главный козырь турбированных силовых агрегатов — это, конечно же, их высокая мощность. Двигатели с турбокомпрессором по динамике разгона значительно превосходят своих атмосферных «собратьев» при одинаковом объеме. При этом потребление топлива увеличивается ненамного, так как турбина использует энергию уже отработавших газов, а не тратит горючее на создание новых.

Еще одно достоинство турбированного агрегата – снижение содержания вредных газов в выхлопе, поскольку топливовоздушная смесь сгорает значительно эффективнее. Кроме того, мотор с турбокомпрессором работает менее шумно, чем «атмосферник».

Главные конструктивные особенности турбомотора

Турбина чаще всего имеет форму «улитки», размещается во фронтальной части агрегата. Если вы не знаете, как отличить турбированный двигатель от атмосферного, здесь все просто: ищите «улитку» под капотом. Обычно не заметить ее сложно, так как она выбивается из монолитных очертаний самого агрегата.

Схема работы турбокомпрессора

Схема работы турбокомпрессора

Стандартная конструкция подразумевает подключение компрессора к системе выхлопа. Выхлопные газы раскручивают крыльчатку устройства, что позволяет компрессору нагнетать более высокое давление воздуха в системе. Это изменяет характеристики топливной смеси и влияет на работу ЭБУ. Так мотор прямо во время поездки меняет свои характеристики.

Проблема заключается в том, что турбокомпрессор – очень нежная деталь. Поэтому при любой аварии она ломается. Также после 100-150 тысяч км эксплуатации часто требуется замена турбины. Еще одна неприятность – использование некачественных масел в двигателе. В этом случае турбина плохо смазывается и очень быстро выходит из строя.

Особенности турбированных двигателей

Принцип работы турбины состоит в принудительном нагнетании воздуха под давлением в цилиндры. Такое действие позволяет увеличить рабочий объем камеры сгорания за счет сильного сжатия, поэтому при равном объеме двигателя, разница в мощности между атмосферником и турбомотором колоссальная.

Главные предпосылки появления турбированных моторов:

  • Невозможность существенного увеличения мощности без увеличения объема и количества цилиндров (отсюда мы имеем агрегаты V8 и V12)
  • «Выжимание» максимальной мощности с помощью уменьшения камеры сгорания увеличивает степень сжатия, а значит работа двигателя без детонации невозможна. Детонация разрушает поршни.
  • Любые манипуляции по увеличению мощности атмосферника увеличивают расход топлива, а также делают невозможным комфортную эксплуатацию во всем диапазоне оборотов двигателя.

Изначально в массовое производство был запущен дизельный турбированный двигатель — такие моторы «наматывали» миллионы километров без особых проблем. В 80-х годах прошлого века среди легковых автомобилей начали появляться бензиновые турбоагрегаты.

Стоимость таких автомобилей существенно отличалась от обычных. До 90-х годов широко использовались механические нагнетатели, приводящиеся в движение через ремень от коленвала. Конструкция довольно проста и надежна, о чем свидетельствует яркий пример в лице двигателя Mercedes-Benz M111 E23 Compressor.

Турбированные бензиновые двигатели

Позднее решено было переходить на турбокомпрессор, работающий от выхлопных газов, так как механический нагнетатель забирал значительную мощность на раскручивание лопастей.

Чем отличается турбированный двигатель от атмосферного и что лучше

По своей сути конструкция турбированного двигателя полностью идентична конструкции атмосферного, как собственно и алгоритм функционирования обоих моторов. Отличия между ними заключаются в способе подачи воздуха в камеру сгорания. У турбированного этим занимается специальная система, использующая энергию отработанных газов. В классическом атмосферном моторе воздух попадает в камеру сгорания под действием обычного атмосферного давления, вследствие чего этот ДВС и получил свое название.

Однозначно сказать, какой тип двигателя — турбированный или атмосферный лучше нельзя. Каждый решает самостоятельно, что для него важнее — динамические характеристики или простота в обслуживании и более длительный ресурс эксплуатации. Конечно, для спокойной и равномерной езды обычный атмосферник выглядит предпочтительнее, но вот, когда нужно совершить резкий маневр на дороге, например, быстро обогнать впереди идущую машину, дефицит лошадиных сил может сразу дать о себе знать.

Выбирая автомобиль лучше сразу определиться, чего вы хотите от него и на какие жертвы готовы при этом пойти. Дороговизна в обслуживании и необходимость переборки мотора уже на 150 тысячах могут отпугнуть начинающего автолюбителя, с другой стороны возможность получить под капотом 200 л.с. при объеме всего в 1,8 литра также выглядят очень привлекательно. Поэтому, выбирая турбированный двигатель, будьте готовы, что вложить в него придется значительно больше чем в атмосферный, особенно если машина не новая и предыдущий владелец халатно относился к ее обслуживанию.

Читайте также: Что такое компрессор в автомобиле и как он работает.

Турбированный двигатель – устройство и принцип работы

Турбированный двигатель. Фото из Яндекс Картинки

Этот двигатель по своей конструкции в основном мало чем отличается от своего атмосферного «собрата». Принципиальным отличием же его от него является то, что воздух в цилиндры для приготовления горючей смеси поступает не под естественным атмосферным давлением. Он нагнетается туда под давлением специальным устройством, которое называется турбокомпрессор.

Турбокомпрессор. Фото из Яндекс Картинки

Турбокомпрессор – это устройство, которое с помощью энергии выхлопных газов нагнетает воздух в цилиндры двигателя.

Основой турбокомпрессора является сдвоенный корпус (корпус турбины + корпус компрессора), внутри которого в подшипниках скольжения вращается вал ротора. На концах вала закреплены: с одной стороны – колесо турбины, а с другой – колесо компрессора (см. рис. 2)

Рис. 2

Колесо турбины расположено в «горячей» части турбокомпрессора. Именно оно является «инициатором» вращения, получая для этого энергию от отработавших выхлопных газов. А так как на другом конце вала – в «холодной» части устройства – жестко закреплено колесо компрессора, то и оно начинает вращаться с такой же скоростью.

Смазка подшипников вала ротора происходит посредством подачи его из общей системы смазки ДВС по специальным каналам.

Еще одним важным элементом турбокомпрессора является регулятор давления. Благодаря установленному в нем специальному клапану, часть выхлопных газов перенаправляется мимо колеса турбины, обеспечивая тем самым оптимальное давление наддува.

А теперь вкратце рассмотрим принцип работы турбокомпрессора (см. рис.3)

Рис. 3

Выхлопные газы раскручивают турбинное колесо устройства. А то, в свою очередь, находясь на одной оси, раскручивает колесо компрессора, которое нагнетает воздух в цилиндры двигателя.

Но прежде, чем попасть во впускной коллектор двигателя, воздух предварительно охлаждается в специальном охладителе наддувочного воздуха, который еще имеет название интеркулер. Это делается по той простой причине, что охлажденный воздух имеет бо́льшую плотность. А это, в свою очередь, повышает эффективность наддува.

Более подробно о том, как работает система турбонаддува, можно ознакомится вот здесь.

Как работает турбина

Турбина состоит из двух частей:

  1. Холодная – всасывает и раскручивает впускной воздух,
  2. Горячая – раскручивается воздух посредством движения выхлопных газов.

В турбине установлен картридж с лопастями, которые от движения воздуха раскручиваются вплоть до 150 000 оборотов в минуту, создавая давление. Вращаются лопасти на подшипниках, а за смазывание и охлаждение отвечает подача масла с двигателя.

Так как при резком повышении давления воздух сильно нагревается, был изобретен интеркуллер, охлаждающий воздух до нужной температуры.

Во впускной магистрали установлен клапан, отвечающий за сброс избыточного давления впускного воздуха (Blow off), а также вестгейт, ограничивающий количество отработанных газов, попадающих в турбину, что позволяет избежать резкого роста повышения оборотов крыльчатки (простыми словами-ограничитель).

Минусы турбированного двигателя

Работа турбины крайне проста: в горячую часть турбины попадают отработанные газы и раскручивают крыльчатку. В холодной части раскрученная крыльчатка всасывает большое количество воздуха, который проходит через интеркулер, и в охлажденном состоянии попадает в цилиндры. После того, как отработанные газы раскрутили турбину, они идут далее по выпускной магистрали.

Устройство и принцип работы атмосферного двигателя

Система запитывания атмосферного двигателя основана на инжекторном или карбюраторном механизме. Топливовоздушная смесь формируется в строгой пропорции: 1 часть бензина + 14 частей воздуха.

Принцип работы «атмосферника» заключается в том, что топливо впрыскивается в цилиндр без сопротивления. Это стало возможным благодаря сложным и тонким настройкам в распределительном валу, который открывает впускающий клапан. После впрыска смесь сгорает, а выделившиеся газы приводят в движение поршни.

Атмосферный двигательный аппарат назван так потому, что давление воздуха при попадании в мотор, равняется одной атмосфере. В его конструкции не используются турбонагнетатели, он функционирует при стандартном атмосферном давлении.

Преимущество в использовании атмосферного двигателя заключается в том, что на каких бы оборотах он не работал в данный момент, у него всегда будет определенный запас мощности. Это позволяет максимально быстро ускоряться при любой начальной скорости движения. До максимально возможного количества оборотов атмосферный силовой агрегат «раскрутится» за считанные секунды.

Турбированный двигатель, плюсы и минусы

Сначала о преимуществах:

  1. Возможность с малого объема “выжать” большую мощность, зачастую это 100 л.с. на каждый литр объема.
  2. Крутящий момент уже с холостых оборотов дает уверенную тягу, но только в случае, если турбина маленькая, она раскручивается быстрее.
  3. Диапазон крутящего момента широкий.
  4. Расход топлива, при одинаковой мощности с атмосферным моторов, явно ниже.
  5. Возможность увеличивать мощность с помощью прошивки на 20-30% без вреда ресурсу и комфорту движения.
  1. Ресурс турбины современных авто едва достигает 100 тыс.км.
  2. Возникновение «турбоямы», процесса между провалом и резким набором скорости из-за ожидания раскрутки турбины.
  3. Стоимость ремонта дороже, обслуживать двигатель нужно чаще.
  4. Возрастает потребность в качественном масле и топливе.

Подводим итоги

Подводим итоги

Главным образом следует помнить, что турбированный двигатель мощнее, но требует большего внимания и ухода. В обслуживании «турбинника» вам потребуется только качественное топливо и дорогое масло, которое нужно менять чаще. При этом сама турбина обладает небольшим эксплуатационным ресурсом.

«Атмосферник» не такой мощный, как его турбированный конкурент. Но при этом он экономичен в эксплуатации, неприхотлив относительно марок бензина и масла. При ремонте атмосферного двигателя возможно применение «неродных» деталей даже от другого производителя (в случае «турбинника» это совершенно недопустимо).

Итак, достоинств и недостатков хватает у обоих типов двигателей. Какой вариант выбрать?

Скорее всего, долгий спор поклонников обоих типов двигателей ещё далёк от завершения. Труд конструкторов и инженеров постоянно добавляет доводы то на одну, то на другую чашу весов.

Выбирайте, что называется, по своим материальным возможностям и предпочтениям. «Атмосферник» подойдёт автолюбителям с меньшим бюджетом. Турбированный вариант – выбор тех, для кого принципиально важны динамика и мощность, а стоимостью покупки и дальнейшей эксплуатации можно, что называется, пренебречь.

Видео об атмосферном и турбированном моторах:

Сравнение эффективности и расхода топлива

Для многих покупателей важным принципом оценки эффективности остается экономичность. Важно решить, какой двигатель экономичнее, – турбированный или атмосферный. Здесь преимущества будут у современных технологий.

Но нужно понимать, что экономичность сильно зависит от режимов эксплуатации. Также экономичность стоит рассматривать с точки зрения обслуживания и ремонта, и в этом плане классические атмосферники пока оказываются более эффективными.

Затраты топлива в процентном соотношении

Затраты топлива в процентном соотношении

Можно выделить такие факторы расхода топлива на двух типах моторов:

  1. Атмосферники потребляют гораздо больше топлива в городском режиме с постоянным изменением оборотов. Они не успевают подстраиваться под нужный режим.
  2. На трассе оба агрегата хорошо показывают себя с точки зрения расхода, здесь турбина практически не будет включаться в работу, так что и разница не слишком заметная.
  3. При работе на автомате турбированный двигатель лучше, так как он более эластичный и позволяет подстраивать режим поездки под характеристики коробки передач.
  4. Для очень объемистых моторов свыше 3 литров турбокомпрессор является излишеством, они не получат больше эластичности, а вот проблем с обслуживанием будет больше.
  5. Некачественные турбины – это настоящая проблема для владельца. Они могут сэкономить пару литров топлива в месяц, но затем потребуют десятки тысяч рублей на ремонт и обслуживание.

Как видите, разница между этими агрегатами есть, но нужно выбирать тот тип, который подходит для ваших режимов эксплуатации. Тогда и преимущества будут более заметны.

Отличие от механического нагнетателя

Приводной нагнетатель широко используется на американских автомобилях с V-образными «восьмерками». Явной потери мощности не ощущается в силу большого объема, зато компрессор уже с холостых оборотов обеспечивает стабильный крутящий момент. К тому же, конструктивно приводной компрессор удобнее и дешевле, чем установка двух турбин.

Турбина, работающая от выхлопных газов, значительно повышает КПД, а его сопротивление приравнивается к 0, так как используется энергия отработанных газов.

У приводного компрессора есть два недостатка: повышенный шум работы и потери мощности на раскручивание.

Основной проблемой турбированного двигателя является незнание правильного ухода и обслуживания таких агрегатов. Турбомоторы требуют более частого внимания, в таком случае дорогой ремонт турбины можно отсрочить на долгие годы.

Итоги

Выбирать автомобиль с турбированным или атмосферным агрегатом стоит, исходя из своих личных предпочтений и возможностей. У каждого из этих типов моторов есть свои плюсы и минусы. Турбодвигатель будет мощнее и динамичнее, однако требователен в уходе и обходится дороже. Атмосферный двигатель не такой мощный, зато гораздо дешевле в плане эксплуатации и ремонта.

В наличии в компании Favorit Motors имеется множество разных моделей автомобилей как с атмосферными двигателями, так и с турбированными. Компетентный персонал поможет подобрать автомобиль, исходя из пожеланий и предпочтений каждого клиента.

Как турбированный, так и атмосферный силовой агрегат со временем может начать работать с перебоями или вообще отказать. Современные модели автомобилей оснащены высокотехнологичными электронными системами управления двигателем, поэтому диагностику и ремонт моторов следует выполнять только в специализированных автосервисах.

Автосервис Favorit Motors оснащен полным комплексом диагностического и ремонтного оборудования для диагностики и устранения неисправностей турбированных и атмосферных силовых агрегатов. Для обслуживания и ремонта здесь используются только качественные сертифицированные запчасти, а мастера техцентра обладают многолетним опытом работ. Все операции выполняются в соответствии с технологическими картами заводов-изготовителей, что обеспечивает высокое качество и сжатые сроки ремонта. На все детали и ремонтно-восстановительные работы предоставляется гарантия.

Специалисты компании Favorit Motors напоминают, что своевременное регламентное обслуживание способно значительно продлить срок эксплуатации силового агрегата. Необходимо регулярно менять масло в соответствии с пробегом и устранять выявленные неисправности.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий