Для чего нужен турбонаддув?
Автомобильный турбокомпрессор способен повысить крутящий момент и мощность двигателя на несколько десятков процентов. Таким образом, вопрос целесообразности его установки решается в каждом конкретном случае индивидуально. Но одно обстоятельство выглядит бесспорным – турбонагнетатель является наиболее действенным для решения задачи повышения производительности двигателя внутреннего сгорания. Стоит ли рассчитывать на топливную экономичность и высокий ресурс двигателя после таких манипуляций? Как показывает опыт — ответ положительный. Но только в том случае, если дизель турбонаддува двигателя или бензиновый турбонагнетатель установлен профессионально, а автомобиль эксплуатируется в предусмотренном режиме. Это важные условия сохранения работоспособности ДВС в течение длительного срока.
Увеличение рабочего объёма двигателя
Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.
Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя
Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.
Турбонаддув
В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.
Охлаждение воздуха
В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.
Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.
Турбонагнетатель с механическим приводом
В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.
Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов
Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.
Основные преимущества двигателей с турбонаддувом
1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.
2) Силовой агрегат с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.
3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.
4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.
ТУРБИНЫ И ТУРБОКОМПРЕССОРЫ – УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Турбокомпрессор это воздушный компрессор, приводимый в действие выхлопными газами. Выхлопные Газы, выходящие из двигателя через выпускной коллектор, направляются в турбину, где находится
ротор. С помощью общего вала он управляет ротором компрессора, расположенным на другой стороне устройства (который часто называют «холодным»), который сжимает воздух, попадающий в двигатель. Так как сжатый воздух включает больше кислорода в единицу объема, можно создать лучшие условия для процесса горения. Увеличенное количество кислорода с дополнительным количеством топлива может быть использовано для увеличения мощности двигателя или, как в дизельных двигателях, оно способствует более полному сгоранию, уменьшению количества испускаемого загрязнения и повышению его эффективности.
При увеличении сжатия воздуха, то есть количества газа, включенного в тот же объем, его температура одновременно увеличивается. Более высокая температура связана с меньшей плотностью, что означает, что баллоны получают количество кислорода меньше, чем, если бы температура воздуха была ниже. Поэтому используется радиатор зарядного воздуха (интеркулер). Чаще всего это воздушный теплообменник, воздушного или водяного типа.
Автомобили, оснащенные турбокомпрессорами, обладают следующими свойствами:
Безопасность:
Турбо-заряженный двигатель способен генерировать мощность в 7 раз выше, чем его атмосферный, не заряженный аналог. В качестве примера можно привести двигатель Формулы 1, который использовался несколько лет назад, и который с мощностью 1,5 л генерировал мощность, превышающую 1000 км на колесах. В стандартных условиях, можно удвоить мощность атмосферного двигателя, заставляя автомобиль быстрее реагировать на команды водителя, что приводит к безопасности. Турбо зарядка также предотвращает падение мощности двигателя вместе с увеличением высоты над уровнем моря.
Экономичность:
Турбокомпрессоры используют и обрабатывают энергию, вырабатываемую газами, выходящими из двигателя, превращая их в мощность. В результате, заряженные двигатели значительно экономичнее своих атмосферных аналогов.
Экологичность:
Поскольку турбокомпрессор подает значительно больше воздуха в двигатель, в камере цилиндра происходит более эффективное и полное сгорание, и как результат оно намного чище. Современные турбо дизельные двигатели производят приблизительно на 50% меньше NOx и CO2, чем традиционные двигатели.
Турбокомпрессоры с бензиновыми или дизельными двигателями могут быть использованы на любом транспортном средстве (автомобиль, грузовик, корабль или автобус). Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получаете больше мощности для двигателя того же размера (каждый отдельный ход поршня в каждом цилиндре генерирует больше мощности, чем это было бы в противном случае). Тем не менее, большая мощность означает больше энергии в секунду, а закон сохранения энергии говорит нам, что это означает, что вы также должны вводить больше энергии, поэтому вы должны соответственно сжигать больше топлива.
Теоретически это означает, что двигатель с турбокомпрессором не более эффективен, чем без. Однако на практике двигатель, оснащенный турбокомпрессором, намного меньше и легче, чем двигатель, производящий ту же мощность без турбокомпрессора, поэтому автомобиль с турбокомпрессором может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении. Производители часто могут приспосабливать гораздо меньший двигатель к одному и тому же автомобилю (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо V6). И вот где автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: работая хорошо, они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива. Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, производя меньше загрязнений воздуха.
Больше мощности для такого же размера двигателя звучит замечательно, так почему же не все двигатели с турбонаддувом? Одна из причин заключается в том, что преимущества топливной экономичности, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь же впечатляющими, как производители (жаждавшие воспользоваться любым маркетинговым преимуществом над своими конкурентами) заявляли. В одном из исследований, проведенном компанией Consumer Reports в 2013 году, были обнаружены небольшие двигатели с турбонаддувом, дающие значительно худшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришли к выводу: «Не принимайте экологически чистые двигатели с турбонаддувом за чистую монету. Существуют более эффективные способы экономии топлива, включая гибриды, дизели и другие передовые технологии.»
Надежность также часто является проблемой: турбокомпрессоры добавили еще один уровень механической сложности к обычным двигателям, поэтому с ними может случиться немало неприятностей. Это может сделать обслуживание турбин значительно дороже. По определению, турбонаддув это все, что нужно для получения большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к поломке деталей раньше, поэтому жизнь двигателей с турбонаддувом может быть непродолжительной. Даже вождение может отличаться в зависимости от турбины: поскольку они питаются отработавшим газом, часто возникает значительная задержка между тем, когда вы ставите ногу на педаль акселератора, и когда начинается турбонаддув, и это может сделать автомобиле совершенно разным управляемым во время езды.
Классические «турбины»
В «классике» выхлопные Газы раскручивают турбинное колесо с лопатками, находящееся на одном валу с напорным колесом, которое в ответ сжимает и закачивает воздух во впускной коллектор. Как мы помним, благодаря сжатому воздуху, увеличивается мощность двигателя, понижается граница начала высокого крутящего момента, т.е. возрастает тяговая эластичность. Благодаря улучшенному смесеобразованию понижается токсичность выхлопа, а все вместе дает, если простыми словами, более шустрый автомобиль с меньшим расходом топлива, по сравнению с обычными «атмосферными» двигателями. Если что-то быстро крутится, значит ему нужна смазка. В двух словах – турбированные двигателя «хотят» качественного масла и регулярной его замены.
Чип-тюнинг — настройка режимов работы электронных контроллеров путём коррекции внутренних управляющих программ (firmware). В основном понятие применяется для обозначения коррекции программы блока управления двигателем автомобиля с целью изменения отдельных характеристик мотора. Кроме указанного к чип-тюнингу иногда относят и применение дополнительных электронных модулей для решения схожих задач.
Применение чип-тюнинга для увеличения мощности несет в себе риски: потери гарантии, снижения ресурса двигателя, коробки передач и иных агрегатов, нарушения работы экологических подсистем двигателя. После изменений требуется более частое проведение регламентных мероприятий и замен технических жидкостей.
Основные задачи чип-тюнинга
Как уже упоминалось выше, наиболее часто преследуемая цель — повышение мощности двигателей автомобилей. В связи с подорожанием топлива к чип-тюнингу могут обращаться для снижения расхода топлива. Иногда — для коррекции программы блока управления двигателем в связи с изменением режима работы, параметров или комплектации механических и/или электронных компонентов двигателя автомобиля. Например, это может быть замена форсунок на другие, с отличающейся производительностью, установка нагнетателя воздуха, переход на другой вид топлива и др. Чип-тюнинг необходим для большинства автомобилей при установке на них ГБО (газобаллонного оборудования), так как оптимальный УОЗ (угол опережения зажигания) для газового топлива существенно отличается от такового для бензина, а корректировка УОЗ возможна только при изменении калибровок программы управления двигателем.
Следует также отметить, что в России одним из важных направлений применения чип-тюнинга, в особенности в сегменте массовых недорогих автомобилей, стало исправление заводских ошибок в программах допускаемых рядом производителей при выходе на российский рынок. Большинство производителей устанавливает в ЭБУ (электронный блок управления) автомобиля «усредненные» программы, не учитывающие особенности российского топлива, климатические особенности региона и т.д., а также перевод авто на нормы токсичности евро 2 и ниже, в связи с частыми выходами из строя датчиков кислорода и потерей свойств каталитических нейтрализаторов. В результате на заводских программах наблюдаются ставшие уже классическими проблемы, например: рывки при переходе от холостого хода к движению на большинстве автомобилей, неконтролируемый подскок оборотов холостого хода на автомобилях , неустойчивый холостой ход на автомобилях турбо ямы убраны и многое другое. Указанные проблемы могут быть успешно устранены при помощи чип-тюнинга.
Результаты чип-тюнинга
Если рассматривать чип-тюнинг с точки зрения прибавки мощности, то она на наддувных и атмосферных моторах, безусловно, отличается, так как при тюнинге используются разные резервы. Если при настройке режимов атмосферного мотора за счет коррекции характеристик зажигания и топливоподачи можно добиться прибавки крутящего момента и мощности в пределах, редко превышающих 8-12%, то на наддувных моторах прибавка достигается в основном за счет увеличения давления наддува и может составлять 30-40 % от начального значения. Также, после коррекции программы контроллера, направленной на повышение мощности, как правило уменьшается расход топлива, вопреки мнению, сложившемуся в результате деятельности малограмотных тюнеров.
Результаты чип- тюнинга прежде всего зависят от того, насколько эффективно действует заводская программа управления, которую установил производитель. Если производитель заложил в свою «родную» программу высокую эффективность мотора и выдачу мощности двигателем на высоком уровне, то дополнительные процедуры не дадут особого результата, либо при некотором повышении мощности приведут к значительному износу мотора и резкому увеличению расхода топлива.
Если же производитель, по каким-то соображениям не заложил в свою программу возможности того, чтобы двигатель раскрывал все заложенные в него возможности — вот тогда чип-тюнинг даст заметную прибавку в мощности. Так, например, маломощные модификации двигателя 3.0TFSI на автомобилях Audi Q5 с завода имели 272л.с., а после чип-тюнинга позволяли получать свыше 400 л.с. И тот же самый двигатель, но с другим штатным программным обеспечением на автомобиле Audi SQ5 позволял с завода получить 356 л.с. и аналогичные 400 л.с. после чип-тюнинга.
Т.е. чип-тюнинг двигателя в разных моделях авто может давать самые разные результаты, в зависимости от политики отношения к мощностным характеристикам своих авто со стороны разных производителей.
Если вас не устроили результаты, проделанного чип-тюнинга на вашем авто, то значит необходимо проводить иные операции по тюнингу двигателя и уже затрагивать технические агрегаты мотора и производить механические действия над узлами и деталями мотора.