Что проще двигатель турбо или не турбо

HOLSET – турбина с именем

Турбонаддув – источник мощности двигателя. Однако у этого утверждения есть и сторонники, и противники. Разберемся в целесообразности применения турбин на примере продукции компании HOLSET.

Человечество давно заметило – любое топливо лучше всего горит на ветру. Столетиями кузнецы использовали принудительную подачу воздуха в плавильную печь и горн… А с появлением двигателей внутреннего сгорания уже в начале ХХ века начались эксперименты с наддувом по повышению мощности атмосферных моторов. Авиация, судостроение, промышленные двигатели гигантского объема – где только не использовался потом турбонаддув, а в автомобилях всплеск интереса к «наддутым» моторам появился после окончания Второй Мировой войны.

Современный ДВС не может быть атмосферным, без наддува. Не важно, какой это двигатель – бензиновый, газовый или дизельный, автомобильный или тепловозный… Иначе не добиться роста индикаторного КПД двигателя – улучшения его экономичности и увеличения мощности. В старых учебниках по теории двигателей, изданных лет 30-40 назад солидными советскими издательствами, говорилось о том, что турбонаддув обеспечивает увеличение мощности на 15-25 %, по отношению к мотору без наддува. Время показало, что в тот момент потенциал турбин явно недооценивали. Для российских перевозчиков показательны два примера: атмосферный дизель КАМАЗ‑740 при рабочем объеме 10,85 л развивал 210 л.с и 637 Н.м, ЯМЗ‑238 14,86 литра, 240 л.с./882 Н.м. Сегодня серийные длинноходные двигатели КАМАЗ‑740 60-й и 70-й серии, при объеме 11,76 литра имеют мощность 400 л.с./1766 Н.м. Ярославская «восьмерка» ЯМЗ‑6586 осталась при том же объеме, но мощность выросла до 420 л.с./1766 Н.м. У этих моторов есть и более мощные версии, к примеру, у ЯМЗ – 500 сил и 1900 Н.м. Причем с двумя клапанами на цилиндр! То есть достигнут практически двукратный прирост мощности только за счет подачи воздуха в цилиндры под давлением, фаз газораспределения и настройки топливной аппаратуры. Та же самая история была с моторами по всему миру. У Scania в 1969 году появилась 14-литровая «восьмерка» с турбонаддувом DS 14 мощностью 335-385 л.с., а сейчас 16-литровый V‑8 развивает 730 л.с. У Volkswagen дизелизация начиналась с 50-сильных атмосферных «четверок» объемом 1600 см3, позже 1,7 л, а сейчас с двухлитровых моторов снимают 170 л.с. И это мы говорим о серийных моторах, а у спортивных или специальных версий мощность выше по сравнению с «атмосферниками» в 2,5-3 раза…

Да, с турбонаддувом мотор получается сложнее и дороже за счет применения не только самого ТКР, но и из-за применения теплообменника наддувочного воздуха, серьезных изменений в системе смазки, применения специальных масел. Однако другого технического решения – нет…

Отлаженная конструкция

Производителей турбокомпрессоров много, но не каждому удается десятилетиями выпускать высококачественную продукцию, быть на острие технического прогресса, поставлять турбины не только на конвейеры ведущих автопроизводителей, но и полноценно обеспечивать вторичный рынок. Компания HOLSET – один из таких мировых лидеров.

В 1952 году в Великобритании, в городе Хаддерсфильд была создана частная компания HOLSET, выбравшая для себя как специализацию разработку и производство турбокомпрессоров для различных ДВС. Через 20 лет эта успешная производственная и инжиниринговая фирма влилась в состав транснациональной компании Cummins Inc. что позволило ей выйти на новые рынки по всему миру и завоевать лидирующие позиции в производстве турбокомпрессоров. Была создана широкая сеть инженерных, производственных и сервисных центров по всему миру. В 2006 году произошел ребрендинг и HOLSET получила название Cummins Turbo Technologies. Однако логотип HOLSET по-прежнему можно встретить на отливке турбокомпрессоров для двигателей рабочим объемом от 2,8 до 120 (ста двадцати!) л: от моторов для LCV, средних и тяжелых грузовиков, любых автобусов и строительной техники, до промышленных дизелей и газовых двигателей. Продукцию HOLSET десятилетиями успешно используют практически все европейские, американские и азиатские моторостроители, но по условиям контракта не все об этом говорят…

Создавая новые дизельные и газовые двигатели конструкторы рассчитывают на применение именно турбин HOLSET. В конце 90-х компанией были разработаны и запущены в производство первые ТКР VGT – с электронной регулировкой направляющего аппарата. Такие турбины не только обеспечивали более пологую характеристику протекания крутящего момента, но еще и способствовали уменьшению вредных выбросов в атмосферу. А через несколько лет такие турбокомпрессоры внесли свой вклад в обеспечение перехода по всему миру двигателей с экологических норм Евро‑3 на Евро‑4 и далее. На тяжелых грузовиках одними из первых высокотехнологичные турбины HOLSET в начале 2000-х годов начали применять моторостроители IVECO и Scania, причем – не скрывая этого.

Наиболее эффективны современные системы двухступенчатого турбонаддува, которые позволяют резко увеличить литровую мощность моторов. Сдвоенные турбины для такой схемы турбонаддува тоже давно разработаны и выпускаются CumminsTurboTechnologies. Сдвоенную турбину серийно применяли уже в конце 2000-х на 220-сильных «четверках» D 0834 для создания среднетоннажных грузовиков MANTGL полной массой 11990 кг – эти моторы ставили вместо более тяжелых шестицилиндровых дизелей D 0836 той же мощности. Сейчас MAN все настойчивее применяет двухступенчатый турбонаддув на своих «больших» дизелях. Наиболее мощные версии «четверки» Volkswagen объемом 2 л оснащены тоже двухступенчатым турбонаддувом. Самый современный мотор из Набережных Челнов, 12-литровый КАМАЗ‑910 в спортивной версии с двухступенчатой турбиной HOLSET развивает максимальную мощность не 500-550 л.с., а около 700 л.с.

Читать еще:  Датчик давления масла на мерседесе двигатель 111 где находится

Еще одна система, связанная с применением турбокомпрессора – так называемый турбокомпаунд. В ней используется энергия отработавших газов, которая позволяет дополнительной турбиной, через понижающий редуктор, «подкручивать» коленвал. У 12-литрового дизельного мотора турбокомпаунд дает «дармовую» прибавку мощности где-то на 50 л.с., увеличивается и крутящий момент. Если мощность оставлять той же, как и с обычным ТКР, то у двигателистов появляется возможность добиться более чистых экологических настроек. Такая турбина с редуктором – тоже одна из разработок HOLSET середины 90-х: ее применяли на американских грузовиках, а также соотечественники-конкуренты Scania и Volvo. В середине 2000-х годов обе шведских компании опять вернулись к теме применения турбокомпаунда. В 2008 году Scania применяла хитрую турбину на моторах DC 12, увеличив мощность с 420 до 470 л.с., примерно в этот же период у Volvo аналогичный 12-литровый двигатель D 12D развивал уже 500 л.с. Премьера самой новой разработки применения турбокомпаунда у Volvo Trucks должна состоятся этим летом. MercedesBenz отказался от своих дизелей V6 ОМ501 и V8 ОМ502 ради рядный «шестерок» именно из-за перспективы применения турбокомпаунда… С турбокомпаундом связывают перспективы реализации еще более высоких норм токсичности, чем Евро‑6… И в большинстве случаев, все это – продукция HOLSET!

В России турбины HOLSET идут на сборочные конвейеры моторного завода КАМАЗ – не только на его классические V-образные «восьмерки», их планируют ставить и на новый перспективный двигатель КАМАЗ‑910. Турбокомпрессоры Cummins Turbo Technologies также идут на комплектацию двигателей Cummins 4ISBe/6ISBe и Cummins ISL, изготавливаемые в Набережных Челнах на совместном предприятии «Камминз КАМА». Продукцию компании используют на дизелях для автомобилей «Группы ГАЗ» – на Ярославском моторном заводе, в частности, на рядных четырехцилиндровых моторах современного семейства ЯМЗ‑534.В Нижнем Новгороде турбины HOLSET стоят на «ГАЗелях» с двигателями Cummins ISF 2.8 Евро-4, как моделей «Бизнес», так и «ГАЗель-Next».

Мощное решение

Понятно, что перевозчик чаще всего не может влиять на выбор турбины автозаводом при комплектации приобретаемого автомобиля. Но как только заканчивается срок гарантии, при замене вышедшего из строя ТКР все решает уже он сам. Если по имеющейся у него статистике установленный на конвейере турбокомпрессор не оправдал его надежд, не порадовал ресурсом, то технически компетентный владелец автопарка будет искать альтернативу неудачной турбине. А поставляемые в Россию на вторичный рынок турбины HOLSET позволяют не только вернуть любому дизельному мотору былую мощность и экономичность, но и при правильном подборе ТКР – грамотно форсировать двигатель. У компании Cummins TurboTechnologies существуют электронные каталоги​​​​​​, по которым легко подобрать нужную турбину, основываясь на марке и модели двигателя, его экологическом классе.

К сожалению, успешные продажи любой качественной продукции всегда сопровождают подделки… При весьма достоверном воспроизведении внешнего вида турбокомпрессоров HOLSET, шильдиков и упаковки все же невозможно обеспечить полную идентичность контрафакта оригиналу. Необходимо применить столь же жаропрочные материалы, качественно и точно изготовить, отбалансировать турбинное и компрессорное колесо, обеспечить ресурс вала и подшипников. Современный турбокомпрессор – технологически сложный агрегат! Для борьбы с подобным контрафактом CumminsTurboTechnologies запустила в России программу по использованию голографических наклеек для более высокой степени защиты своей продукции. Антиконтрафактная наклейка исполняет роль пломбы, гарантирующей отсутствие вмешательства в упаковку, содержит не только голограмму, защищающую наклейку, но и QR-код, позволяющий проверить подлинность продукции. Оригинальная продукция HOLSET обеспечивается гарантией до одного года без ограничения пробега.

Помимо полностью готовых к установке на двигатель новых турбокомпрессоров, компания HOLSET поставляет на вторичный рынок оригинальные ремкомплекты и картриджи турбин. Такие наборы позволяют оптимизировать расходы при ремонте в случае поломки ТКР. Это давно отлаженное, экономически эффективное решение проблемы. Но надо учесть, что ремкомплект довольно сложно установить в корпус и еще возможно придется балансировать турбинное и компрессорное колеса. Поэтому ремкомплекты используют в своей деятельности предприятия, имеющие опыт в ремонте турбин, специализированное оборудование. При использовании картриджа, перевозчик получает надежные, полностью готовые к эксплуатации важнейшие компоненты ТКР, причем заводской сборки: вал, крыльчатки, подшипниковый узел уже установлены в корпусе. Картридж не требуют дорогостоящей и технологически сложной балансировки, на него распространяется такая же гарантия по сроку и пробегу, как и на новый ТКР. Необходимо только правильно смонтировать новый картридж вместо старого в корпуса «улиток», в результате получается турбокомпрессор с ресурсом нового, полностью соответствующий стандартам HOLSET. Восстановление турбины заменой картриджа обходится значительно дешевле, чем приобретение нового турбокомпрессора.

Николай Мордовцев. Рейс.РФ

Турбодвигатели: чего все боятся и как избежать проблем

Автопроизводители в последние годы все активнее переходят на турбированные двигатели: с одной стороны давят экологи, которые постоянно ужесточают нормы по выбросам, а с другой — конкуренты. Современный автомобиль должен быть не только мощным и быстрым, но еще и экономичным, чего атмосферные двигатели предложить уже не в состоянии.

Читать еще:  Вибрация двигателя гранд старекс от чего может быть

В России переход на турбированные моторы многими автомобилистами воспринимается болезненно: такие двигатели более требовательны к качеству топлива, их нужно чаще обслуживать и, в конце концов, они сложнее и дороже в ремонте. Особенно это касается малообъемных двигателей с высоким КПД — современные технологии позволяют снять с мотора объемом 1,4-1,5 л до 200 лошадиных сил. У наддувного агрегата, безусловно, есть масса преимуществ, но важно помнить о нюансах его эксплуатации, чтобы избежать проблем.

Турбина под капотом уже давно не повод автоматически считать малообъемный мотор ненадежным. Часто наддувные двигатели выхаживают без серьезного ремонта такой же ресурс, что и атмосферники. Проблема — в феномене Low Speed Pre Ignition (LSPI), то есть преждевременном воспламенении смеси в цилиндре. Эффект изучают на разных уровнях более 15 лет — по сути это главный «ограничитель» удельной мощности современных моторов с турбиной.

Чаще всего проблема касается двигателей с непосредственным впрыском топлива, причем она может возникать не только на высоких оборотах, когда мотор фактически работает на пределе, но и в обычных условиях эксплуатации. Инженеры определили три этапа LSPI: предварительное зажигание в цилиндре, последующее распространение пламени и индуцированный суперстук в несгоревшей топливно-воздушной смеси. Все это приводит к повышенным нагрузкам на блок цилиндров и, как следствие, ведет к преждевременному выходу из строя. Чаще всего ломаются поршни — а это долгий и дорогостоящий ремонт.

Советы вроде «не крутите мотор до отсечки» и «переключайтесь на низких оборотах» явно не панацея от LSPI. Эта проблема может возникнуть даже у самых аккуратных и неторопливых автомобилистов: не редки случаи, когда поршни ломались даже на трассе при движении с равномерной скоростью. Над решением феномена преждевременного воспламенения смеси в цилиндре работают инженеры ведущих автопроизводителей по всему миру. Преуспел в этом направлении и концерн General Motors, специалисты которого пришли к выводу, что необходимо экспериментировать в том числе с моторным маслом: именно правильно подобранное масло сможет снизить вероятность возникновения LSPI. В результате после многочисленных тестов GM начал использовать в своих моторах новый стандарт масла Dexos1 — GEN2.

Сразу после разработки новой спецификации специалисты компании Motul изменили формулу моторного масла из флагманской линейки продуктов 8100 ECO-lite 5W30 в соответствии с новыми требованиями. Кроме того что масло Motul помогает снизить риск возникновения LSPI, оно еще уменьшает расход топлива и снижает уровень токсичности отработанных газов, что тоже очень важно. Моторное масло Motul ECO-lite 5W30 подходит для всех турбированных бензиновых двигателей.

Эффективность двигателей PureTech и BlueHDi

Первостепенной задачей компании PEUGEOT как производителя автомобилей является защита окружающей среды. С этой целью инженеры и дизайнеры PEUGEOT разработали ряд решений для улучшения показателей эффективности.

ДВИГАТЕЛИ

ДВИГАТЕЛИ PURETECH

ДВИГАТЕЛИ BLUEHDI

ТРАНСМИССИЯ

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ АКПП 6

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ АКПП 8

Благодаря функции Stop&Start Автоматическая система остановки и запуска двигателя , доступной для бензиновых и дизельных двигателей, вы легко сможете сочетать заботу об окружающей среде с удовольствием от вождения.

Функция Stop & Start была специально разработана для движения в условиях напряженного городского трафика. Она автоматически выключает двигатель при каждой остановке автомобиля, например, когда вы останавливаетесь на красный сигнал светофора или пропускаете другие автомобили на перекрестке. Когда возникает необходимость продолжить движение, запуск двигателя производится мгновенно и мягко.

Данная технология обладает множеством преимуществ: снижение расхода топлива (меньше на 15% при движении в плотном городском трафике по сравнению с традиционными автомобилями), снижение выбросов углекислого газа (нулевые выбросы в фазе выключения двигателя) и полная тишина в салоне, когда автомобиль неподвижен.

Систему Stop & Start при желании можно отключить

Платформа EMP2 Efficient Modular Platform 2 – платформа нового поколения PSA Peugeot Citroen. имеет модульную конструкцию, которая преимущественно используется в новых моделях Peugeot среднего и верхнего уровня. Новое шасси обеспечивает следующие возможности:

  • Модульная архитектура позволяет выполнять специальные требования основных мировых рынков сбыта (5-дверные хэтчбеки, седаны, универсалы или кроссоверы).
  • Многообразие вариантов двигателей и коробок передач на единой платформе (4-цилиндровые, гибридные, полноприводные и т. п.).
  • Снижение массы автомобилей и уменьшение выбросов углекислого газа при одновременном повышении прочности, безопасности и удовольствия от вождения благодаря легким инновационным материалам, таким как сталь, композитные материалы и алюминий, а также использованию передовых способов обработки, например, горячей штамповки и лазерной сварки.
  • Инновационные технологии положительно сказываются на удовольствии от вождения, управляемости, комфорте в салоне и безопасности (пол из композитных материалов, шины со сверхнизким сопротивлением качению и т. д.).
  • Больше вариантов стилистических решений (более крупные колеса, различные значения колесной базы, малая высота по капоту, низкая посадка водителя и т. д.) независимо от типа автомобиля (кроссовер, седан и пр.).

Представленная впервые на Peugeot 308 в 2013 году платформа EMP2 теперь применяется на Peugeot 3008 и полностью новом 5008, а также на минивэнах Traveller и Expert.

Читать еще:  Чем выгодны контрактные двигатели

Что такое VC-Turbo: как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия

Второе поколение кроссовера Infiniti QX50 получило кучу новшеств, самым важным из которых стал уникальный мотор — 2,0‑литровая «турбочетверка» VC-Turbo с изменяемой степенью сжатия.

Идея создания бензинового мотора, где степень сжатия в цилиндрах была бы величиной непостоянной, не нова. Так, при разгоне, когда требуется наибольшая отдача двигателя, можно на несколько секунд пожертвовать его экономичностью, уменьшив степень сжатия, — это позволит предотвратить детонацию, самопроизвольное возгорание топливной смеси, которое может возникнуть при высоких нагрузках. При равномерном движении степень сжатия, напротив, желательно повысить, чтобы добиться более эффективного сгорания топливной смеси и снижения расхода горючего — в этом случае нагрузка на мотор невелика и опасность возникновения детонации минимальна.

В общем, в теории все просто, однако реализовать эту идею на практике оказалось не так уж легко. И японские конструкторы стали первыми, кто сумел довести замысел до серийного образца.

Суть разработанной корпорацией Nissan технологии в том, чтобы, в зависимости от требуемой отдачи мотора, непрерывно изменять максимальную высоту подъема поршней (так называемую верхнюю мертвую точку — ВМТ), что в свою очередь приводит к уменьшению или росту степени сжатия в цилиндрах. Ключевой деталью этой системы является особое крепление шатунов, которые соединяются с коленчатым валом через подвижный блок коромысел. Блок в свою очередь связан с эксцентриковым управляющим валом и электромотором, который по команде электроники приводит этот хитрый механизм в движение, меняя наклон коромысел и положение ВМТ поршней во всех четырех цилиндрах одновременно.

Разница степени сжатия в зависимости от положения ВМТ поршня. На левой картинке мотор находится в экономичном режиме, на правой — в режиме максимальной отдачи. A: когда требуется изменение степени сжатия, электромотор поворачивает и перемещает рычаг привода. B: приводной рычаг поворачивает управляющий вал. C: когда вал вращается, он действует на рычаг, связанный с коромыслом, изменяя угол наклона последнего. D: в зависимости от положения коромысла, ВМТ поршня поднимается или опускается, таким образом изменяя степень сжатия.

В результате при разгоне степень сжатия уменьшается до 8:1, после чего мотор переходит в экономичный режим работы со степенью сжатия 14:1. Его рабочий объем при этом меняется от 1997 до 1970 см 3 . «Турбочетверка» нового Infiniti QX50 развивает мощность 268 л. с. и крутящий момент в 380 Нм — ощутимо больше, чем 2,5‑литровый V6 предшественника (его показатели — 222 л. с. и 252 Нм), расходуя при этом на треть меньше бензина. Кроме того, VC-Turbo на 18 кг легче атмосферной «шестерки», занимает меньше места под капотом и достигает максимума крутящего момента в зоне более низких оборотов.

Кстати, система регулировки степени сжатия не только повышает эффективность работы мотора, но и снижает уровень вибраций. Благодаря коромыслам шатуны при рабочем ходе поршней занимают почти вертикальное положение, в то время как у обычных двигателей они ходят из стороны в сторону (из-за чего шатуны и получили свое название). В результате даже без уравновешивающих валов этот 4‑цилиндровый агрегат работает так же тихо и плавно, как V6.

Но изменяемое положение ВМТ при помощи сложной системы рычагов — не единственная особенность нового мотора. Меняя степень сжатия, этот агрегат также способен переключаться между двумя рабочими циклам: классическим Отто, по которому функционирует основная масса бензиновых двигателей, и циклом Аткинсона, встречающимся в основном у гибридов. В последнем случае (при высокой степени сжатия) из-за большего хода поршней рабочая смесь сильнее расширяется, сгорая с большей эффективностью, в результате растет КПД и снижается расход бензина.

Помимо двух рабочих циклов, этот мотор также использует две системы впрыска: классический распределенный MPI и непосредственный GDI, который повышает эффективность сгорания топлива и позволяет избежать детонации при высоких степенях сжатия. Обе системы работают попеременно, а при высоких нагрузках — одновременно. Положительный вклад в повышение КПД двигателя вносит и особое покрытие стенок цилиндров, которое наносится методом плазменного напыления, а затем закаливается и хонингуется. В результате получается ультрагладкая «зеркальная» поверхность, на 44 % уменьшающая трение поршневых колец.

Еще одна уникальная особенность мотора VC-Turbo — это интегрированная в его верхнюю опору система активного подавления вибраций Active Torque Road, основой которой является возвратно-поступательный актуатор. Эта система управляется датчиком ускорений, фиксирующим колебания двигателя и в ответ генерирует гасящие вибрации в противофазе. Активные опоры в Infiniti впервые использовали в 1998 году на дизельном моторе, но та система оказалась слишком громоздкой, поэтому не получила распространения. Проект пролежал под сукном до 2009 года, пока японские инженеры не взялись за его усовершенствование. На то, чтобы решить проблему избыточного веса и размеров гасителя колебаний, ушло еще 8 лет. Но результат впечатляет: благодаря ATR 4‑цилиндровый агрегат нового Infiniti QX50 работает на 9 дБ тише, чем V6 его предшественника!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector