Поскольку государственное законодательство и забота об окружающей среде способствуют переходу от прожорливых безнаддувных двигателей большого объема к экономичным двигателям меньшего размера, автопроизводители все чаще используют турбокомпрессоры и нагнетатели, чтобы увеличить мощность при меньшем расходе топлива.
Оба устройства служат «заменой рабочего объема», помогая втиснуть такое же количество воздуха, которое двигатель большего размера естественным образом вдыхает в двигатель меньшего размера, чтобы они могли вырабатывать такую же мощность, когда нога водителя касается пола.
Оказывается, кислород попасть в двигатель сложнее, чем топливо. (Такой же цели служат системы закиси азота на быстром вторичном рынке.) Давайте по-новому взглянем на относительные преимущества турбонаддува по сравнению с наддувом.
Нагнетатель приводится в движение от коленчатого вала двигателя ремнем, валом или цепью, тогда как турбокомпрессоры получают свою мощность от турбины, которая собирает энергию от выхлопных газов двигателя. Турбокомпрессоры. Проще говоря, турбокомпрессор — это воздушный насос, который позволяет накачивать в двигатель больше воздуха под более высоким давлением.
«Нагнетатель» — это общий термин для воздушного компрессора, который используется для увеличения давления или плотности воздуха, поступающего в двигатель, обеспечивая большее количество кислорода для сжигания топлива. Все самые ранние нагнетатели приводились в движение от коленчатого вала, как правило, с помощью шестерни, ремня или цепи.
Турбокомпрессор — это просто нагнетатель, который вместо этого приводится в действие турбиной в потоке выхлопных газов. Первые из них, датируемые 1915 годом, назывались турбокомпрессорами и использовались в радиальных авиационных двигателях для повышения их мощности в разреженном воздухе на больших высотах. Сначала это название было сокращено до турбокомпрессора, а затем до турбокомпрессора.
Каждый из них можно использовать для увеличения мощности, экономии топлива или того и другого, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Турбокомпрессоры используют часть «бесплатной» энергии, которая в противном случае была бы полностью потеряна в выхлопных газах.
Привод турбины действительно увеличивает противодавление выхлопных газов, что оказывает некоторую нагрузку на двигатель, но чистые потери, как правило, меньше по сравнению с прямой механической нагрузкой, связанной с приводом нагнетателя (самые большие нагнетатели, приводящие в действие драгстер с верхним топливом, потребляют 900 лошадиных сил коленчатого вала. в двигателе общей мощностью 7500 л.с.).
Но нагнетатели могут обеспечить наддув почти мгновенно, в то время как турбокомпрессоры обычно имеют некоторую задержку отклика, пока давление выхлопных газов, необходимое для вращения турбины, увеличивается.
Ясно, что драгстер с топовым топливом, пытающийся проехать квартал за четыре секунды, не может тратить время на ожидание повышения давления в выхлопных газах, поэтому все они используют нагнетатели, в то время как транспортные средства, предназначенные для повышения средней корпоративной экономии топлива (CAFE), не могут этого сделать. позволить себе тратить драгоценную мощность на воздуходувки, поэтому они в основном используют турбины.
Но с появлением мягкой гибридизации и 48-вольтовых электрических систем вы можете ожидать более широкого использования нагнетателей, приводимых в действие свободно рекуперируемым электричеством, хранящимся во время замедления и торможения.
В новом шестицилиндровом двигателе Mercedes-Benz M256, который теперь устанавливается на такие автомобили, как CLS 450 и GLE 450, используется именно такая система, как и в топовом двигателе такого же размера и конфигурации в новом Land Rover Defender.
Выше мы отметили, что количество кислорода, которое двигатель может «вдохнуть», является ограничивающим фактором мощности, которую он может производить, потому что технология топливных форсунок более чем способна обеспечить такое количество топлива, которое может быть сожжено при таком количестве топлива. кислород в баллоне.
Безнаддувные двигатели, работающие на уровне моря, получают воздух под давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому, если турбонаддув или нагнетатель добавляют двигателю наддува на 7 фунтов на квадратный дюйм, то сами цилиндры получают примерно на 50 процентов больше воздуха и теоретически должны быть в состоянии производить примерно на 50 процентов больше. мощность.
Обычно так не получается. Сжатие всасываемого воздуха добавляет тепла, что наряду с дополнительным давлением увеличивает вероятность преждевременной детонации или «звона», вызывающего повреждение двигателя, поэтому время часто приходится несколько задерживать.
Это может ограничить количество времени, в течение которого топливо должно полностью сгореть, и, следовательно, снизить прирост мощности. Большинство современных двигателей с турбонаддувом и/или нагнетателем также включают промежуточные охладители, помогающие отводить часть тепла, добавляемого турбонагнетателем или нагнетателем. В конце концов, обычно ожидается, что добавление на 50 % большего количества воздуха дает на 30–40 % больше энергии.
Когда они работают, турбины и нагнетатели в основном помогают сжигать больше бензина, но когда они прикручены к двигателю, который в противном случае был бы слишком мал, чтобы адекватно удовлетворить потребности автомобиля с точки зрения ускорения или при буксировке и т. д., они помогают экономьте бензин во время круиза с низким энергопотреблением, который составляет большую часть нашего вождения.
Один из способов, которым это происходит, заключается в уменьшении насосных потерь, которые возникают, когда двигатель большого рабочего объема работает с дроссельной заслонкой на пять процентов или меньше, ему приходится много работать, чтобы всасывать воздух через в основном закрытую дроссельную заслонку. Для такой же мощности может потребоваться 20-процентное открытие дроссельной заслонки на двигателе меньшего размера, что приводит к меньшему объему работы насоса.
Вот почему многие новые автомобили не создают достаточного вакуума для работы тормозов с усилителем, дверей системы климат-контроля и т. д., а также оснащены вспомогательными вакуумными насосами или используют электрические элементы управления для этих элементов.
Турбины, как правило, превосходят нагнетатели с кривошипным приводом в критическом тесте на экономию топлива FTP75, который определяет количество миль на галлон на стекле и рейтинг CAFE корпорации, поэтому турбины можно найти на более популярных автомобилях, начиная от 1,0-литрового Ford EcoSport стоимостью 21 240 долларов. из четырех предлагаемых двигателей с турбонаддувом для пикапа Ford F-150.
Между тем, как показывает этот список всех автомобилей с наддувом, доступных в США, нагнетатели в основном устанавливаются на высокопроизводительные автомобили. Разумеется, все автомобили Volvo, оснащенные 2,0-литровыми двигателями с двойным наддувом, такие как модели XC60 и XC90 T6 и T8, оснащены как турбокомпрессором, так и нагнетателем.
Эта конструкция использует сильные стороны каждого наддува нагнетателя на низких оборотах, обеспечивая давление до тех пор, пока не раскрутится более крупный турбонагнетатель, после чего нагнетатель отключается от коленчатого вала, чтобы не отнимать мощность.
Твин-турбо просто означает, что есть два турбонагнетателя. Они могут работать либо независимо (как это часто бывает с двигателями с V-образной конфигурацией, где с каждой стороны двигателя работают отдельные турбины), либо последовательно.
Когда они используются последовательно, малая и большая турбина соединяются в пару, и в этом случае меньшая быстро раскручивается, чтобы уменьшить турбозадержку, а затем, когда поток выхлопных газов увеличивается, большая турбина начинает обеспечивать наддув.
Обратите внимание, что некоторые относятся к первому как к битурбо (Mercedes маркирует многие из своих автомобилей AMG Biturbo), а второй — к твин-турбо, но мы не делаем этого различия. Естественно, квад-турбо означает, что их четыре, как в Bugatti Chiron.
В его большом двигателе W-16 используются две пары последовательных турбонагнетателей. В течение многих лет большинство V-образных двигателей с турбонаддувом подвешивали турбины к выпускным коллекторам с внешней стороны двигателя, при этом всасываемый воздух поступал в долину V-образного сечения.
В последнее время было стремление изменить это и подавать всасываемый воздух на внешние стороны V-образного сечения, а выхлопную трубу и турбины расположить внутри V-образного сечения. Преимущество этого заключается в значительном уменьшении общего размера двигателя и при надлежащей вентиляции капота может привести к снижению температуры под капотом.
Каждая из этих технологий повышения мощности имеет свои преимущества и недостатки, но наиболее очевидным отличием из-за того, что вы сидите за рулем, является небольшая задержка реакции на правую ногу в автомобиле с турбонаддувом, особенно когда вы сильно нажимаете на педаль газа.
Это связано с тем, что турбонагнетателю требуется некоторое время, чтобы «раскрутиться», прежде чем он выдаст дополнительный импульс мощности. Требуется секунда, чтобы температура выхлопных газов и давление увеличились настолько, чтобы раскрутить турбонаддув после того, как вы нажмете на педаль газа. По понятным причинам это называется «буст-лаг» или «турбо-лаг».
Напротив, у нагнетателя нет запаздывания; поскольку его воздушный насос соединен непосредственно с коленчатым валом двигателя, он всегда вращается и мгновенно реагирует. Прибавка мощности, которую он обеспечивает, и, следовательно, реакция двигателя, которую вы чувствуете сквозь штаны, увеличивается прямо пропорционально тому, насколько сильно вы нажимаете на акселератор.
В то время как основным недостатком турбонаддува является задержка наддува, у нагнетателя есть эффективность. Поскольку нагнетатель использует собственную мощность двигателя для собственного вращения, он откачивает все больше и больше мощности по мере увеличения оборотов двигателя. По этой причине двигатели с наддувом, как правило, менее экономичны. Однако для развития мега-мощности с мгновенным откликом дроссельной заслонки «пинок в спину» необходим наддув.
Каждый из них можно использовать для увеличения мощности, экономии топлива или того и другого, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Но нагнетатели могут обеспечить наддув почти мгновенно, в то время как турбонагнетатели обычно имеют некоторую задержку отклика, пока давление выхлопных газов, необходимое для вращения турбины, увеличивается.
Повышенная мощность:добавление нагнетателя к любому двигателю — это быстрое решение для повышения мощности. Отсутствие запаздывания:самое большое преимущество нагнетателя перед турбокомпрессором заключается в том, что у него нет запаздывания. Подача мощности осуществляется мгновенно, поскольку нагнетатель приводится в движение коленчатым валом двигателя.
Турбокомпрессор работает с выхлопной системой и потенциально может дать вам прибавку в 70-150 лошадиных сил. Нагнетатель подключается непосредственно к впускному отверстию двигателя и может обеспечить дополнительные 50–100 лошадиных сил.
Используя науку о картах компрессора и некоторое представление о размере и диапазоне оборотов вашего двигателя, вы можете добавить практически любой турбонаддув к любому двигателю. Хитрость заключается в наличии карт и соотношений A/R корпуса турбины и размеров колес турбины.
Что ж, большая мощность означает больше выходной энергии в секунду. Это означает, что вы должны вкладывать больше энергии, когда используете его. Таким образом, вы должны сжигать больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбокомпрессором не более экономичен, чем двигатель без него.
Да. Вы можете использовать оба. Понятия нагнетателя и турбокомпрессора немного отличаются.
Турбокомпрессоры с двойной спиралью обеспечивают более высокий уровень эффективности газового потока, уменьшенную турбозадержку и позволяют настраивать двигатели на немного большую мощность, чем разновидность с одной спиралью. Даже BMW inline-6s больше не нуждается в паре турбин, вместо этого полагаясь на единую систему двойной прокрутки.
Вот наиболее эффективные способы увеличения мощности вашего грузовика, которые мы нашли.
A turbocharger relies on a vehicle’s exhaust to spool up a turbine to power a compressor. The compressor then pulls in and feeds more air to an engine. On the other hand, a supercharger depends on the engine to rotate. It can be gear-driven or belt-driven, but the engine powers the unit in the end.
Supercharging Pros:Produces significantly more horsepower than turbocharging. A quick solution to boosting power in larger displacement engines with more cylinders. No power lag as is seen with turbocharging; power delivery is instantaneous.
A turbo is more efficient than a supercharger since your engine does not need to work harder to power the turbo. Because a turbo is not connected directly to the engine, it can spin much faster than a supercharger.
A supercharger is an air compressor that increases the pressure of air supplied to an internal combustion engine. This aids in higher power output as the engine gets more oxygen in each of its intake cycles and helps it to burn more fuel.
If you don’t have a turbo, your engine will start and run without one, but make sure the oil line is not connected to the engine.
Unlike superchargers, many modern cars incorporate turbochargers as a standard part. Turbocharged vehicles are much more common in the United States, mainly due to the fact that they’re powered by exhaust gases that were not being used until now.
Surprisingly enough, peeking inside its engine bay won’t shed any light on the matter, and that’s because the Mustang has a Hellion sleeper twin-turbo system. Even so, you can get an entry-level twin-turbo setup for the same money as a supercharger, and the horsepower gain is going to be similar, if not superior.
This causes what is commonly referred to as turbo lag. Turbochargers are cheaper than superchargers, more efficient, and less impactful on your engine. One of their downfalls though is their lack of efficiency and power boost at low RPMs.
Turbos have amazing efficiency because it takes no horsepower to make power as a supercharger needs to use power to make power. Some key advantages turbochargers have over superchargers are better fuel economy and a longer lifespan. But where the turbo falls short is turbo lag.
The Dodge Hellcat has a supercharger, which is already crazy, but it also has a manual transmission. With those turbos and superchargers, it makes a ridiculous amount of horsepower, and that 800 hp figure is with the car on its lowest power level, just to run the car on regular pump gas.
The most obvious advantage of having a turbo engine is that it gives you more power output due to its intake of air, meaning that you’re going to have a much faster and more powerful ride. An engine fitted with a turbo is much smaller and lighter compared to an engine producing the same power without a turbocharger.
Supercharger produces significantly more horsepower than turbocharging. A quick solution to boosting power in larger displacement engines with more cylinders. No power lag as is seen with turbocharging; power delivery is instantaneous.
From an efficiency standpoint, the turbocharger has an advantage. It takes wasted exhaust and turns it into something useful. Meanwhile, a supercharger won’t do this and acts more like a naturally aspirated engine. However, with a turbocharger comes lag.
Unfortunately, consumers don’t know the full, long term effects turbochargers have on their engine. Superchargers are arguably more reliable than turbochargers. They’re easy to install and maintain.
Нагнетатели и турбокомпрессоры:в чем разница?
Восстановление и замена коробки передач:в чем разница?
Полный привод и полный привод:в чем разница?
Барабанный и дисковый тормоза:в чем разница?
Подсистема коротких и длинных блоков (в чем разница?)